Электромагнетизм РЗМ. Квантовая теория

Abstract

Магнитоэлектрические эффекты в редкоземельных металлах (РЗМ) оказываются «гигантскими» благодаря большим спиновым (Sr), орбитальным (Lr) и угловым (Jr) моментам редкоземельных ионов (РЗИ) в узлах r. Их унитарное описание возможно в представлении многоэлектронных операторных спиноров (МЭОС). Взаимодействие зонных (токовых) фермионов (ЗФ) с флуктуациями химических связей (ФХС) доминирует в процессах релаксации ЗФ и создаёт анизотропию спектра ЗФ и поверхностей Ферми. Функции Грина для ФХС (как фурье-образы МЭОС), рассчитанные методом вторичного квантования, приводят к конечным выражениям времени релаксации k(T, J) и эффективных масс m*(T, J) для ЗФ при температуре T. Линейные зависимости электросопротивления (ЭС) Rjj(T) и аномального эффекта Холла Rij(T) от температуры T и их квадратичные зависимости от среднего спина РЗИ St(T) интерпретируют эксперименты для РЗМ. Даётся критика полуклассических и одноэлектронных моделей магнитоэлектрических эффектов.

Магнетоелектричні ефекти в рідкісноземельних металах (РЗМ) виявляються «гігантськими» завдяки великим спіновим (Sr), орбітальним (Lr) і кутовим (Jr) моментам рідкісноземельних йонів (РЗЙ) у вузлах r. Їх унітарний опис є можливим у відображенні багатоелектронних операторних спінорів (БЕОС). Взаємодія зонних (струмових) ферміонів (ЗФ) з флюктуаціями хемічних зв’язків (ФХЗ) домінує у процесах релаксації ЗФ і створює анізотропію спектру ЗФ і поверхонь Фермі. Ґрінові функції для ФХЗ, як Фур’є-образи БЕОС, що розраховані методою вторинного квантування, дають кінцеві вирази часу релаксації τk(T,J)та ефективних мас m∗(T,J)для ЗФ за температури T. Лінійні залежності електроопору (ЕО) Rjj(T) і аномального Голлового ефекту Rij(T)від температури TT та їхні квадратичні залежності від середнього спіну РЗЙ St(T) інтерпретують експерименти для РЗМ. Дається критика напівкласичних і одноелектронних моделів магнетоелектричних ефектів.

Magnetoelectric effects in rare-earth metals (REM) are ‘giant’ due to large spin (Sr), orbital (Lr), and angle (Jr) moments of rare-earth ions (REI) in sites r. Unitary description of them is possible within the many-electron operator spinors’ (MEOS) representation. The interaction of band (current) fermions (BF) with chemical-bonds’ fluctuations (CBF) prevails in processes of BF relaxation and creates anisotropy of both BF spectra and Fermi surfaces. The Green functions for CBF (as the MEOS Fourier images) calculated by the secondary quantization lead to final expressions for relaxation time τk(T,J) and effective mass m∗(T,J) of BF at temperature T. Linear dependences of electrical resistance Rjj(T) and anomalous Hall effect Rij(T) on temperature T and their quadratic dependences on the mean REI-spin St(T) interpret experiments for REM. The criticism of semi-classical and one-electron magnetoelectric effects’ models is given.