Spin dynamics of complex itinerant magnets

Abstract

Um Einblicke in die Natur magnetischer Anregungen in komplexen itineranten Magneten zu gewinnen, wurde eine Implementation der Dichtefunktionaltheorie mitsamt Lineare-Antwort-Formalismus, eingebettet in den Rahmen der Greensche-Funktion-Vielfachstreutheorie nach Korringa, Kohn und Rostoker, entwickelt und getestet. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wird ein Überblick über den Grundzustandsformalismus und lineare Störungstheorie gegeben, anschliessend wird das Berechnungsverfahren beschrieben. Erste Anwendungen des Codes sind magnetische Anregungen von Cobalt und verschiedenen Heuslerverbindungen (NiMnSb, Co2MnSi und Cu2MnAl) als Volumenmaterial sowie von dünnen Eisenschichten, frei oder auf W(110). Obwohl die Spindynamik dieser Systeme qualitativ gut durch das Modell des polarisierten Fermigases beschrieben wird, können quantitativ grosse Unterschiede auftreten. Die Lebensdauer von Magnonen mittlerer Wellenlängen reicht von extrem kleinen Werten in bcc Fe bis hin zu unendlich grossen in halbmetallischen Magneten. Dämpfung und Energie der Magnonen hängen empfindlich von der elektronischen Struktur ab. Letztere wird zum Beispiel durch die Anwesenheit eines Substrats beeinflusst, wie am Beispiel von Fe/W(110) gezeigt wird. Ein weiterer Augenmerk liegt auf der Beziehung zwischen dem hier beschriebenen dynamischen Ansatz und der adiabatischen Spindynamik, welche durch Abbilden auf einen Heisenberg-Hamiltonian definiert ist. Letztere kann zwar nicht das Abklingen der Spinwellen erklären, jedoch gibt sie in den meisten Fällen eine hinreichend gute Näherung für die Dispersionsrelation der Magnonen; nichtsdestoweniger exisiteren für sie etliche Einschränkungen.