Promotionsvortrag von Kira Deltenre
- Verteidigung
Die elektronischen und magnetischen Freiheitsgrad von -MnTe, einem antiferromagnetischen Halbleiter, wurden betrachtet, um die Kopplung zwischen den elektronischen und magnetischen Eigenschaften zu untersuchen. Magnonische Anregungen im magnetischen System wurden mithilfe eines Heisenbergmodells berechnet. Verwendet wurde die lineare Spinwellentheorie und die Holstein-Primakoff-Darstellung. Die zugrunde liegende Annahme ist, dass Laserpulse eine zeitliche Änderung der Heisenbergkopplungsparameter bewirken, sodass Magnonen angeregt werden. Der Einfluss der Stärke, der Frequenz und der Dauer des treibenden Terms wurden untersucht. Relaxation wurde durch einen phänomenologischen Zerfallsterm modelliert. Indem realistische Parameter verwendet wurden, konnte das Modell auf das Experiment angewendet werden. Die elektronische Bandstruktur und Zustandsdichte wurden mit einem Tight-Binding-Modell untersucht. Die entsprechenden Hüpfparameter wurden mit der Dichtefunktionaltheorie bestimmt. Eine Aufspaltung der Mn 3d-Bänder durch Korrelationen führt zu einer Bandlücke. Mithilfe von Projektionen auf die ursprünglichen Orbitale wird deutlich, dass das Valenzband Te 5p-Charakter hat, während das Leitungsband Mn 3d- und Mn 4s-Anteile aufweist. Ein Ein-Band-Kondo-Hubbard-Modell des Mn 3d-Systems kombiniert die elektronischen und magnetischen Freiheitsgrade. Gelöst wurde es mit der Dynamical Mean Field-Theorie und der Numerischen Renormierungsgruppenmethode. Gemessen wurde die Mottlücke in der paramagntischen und magnetisch geordnetetn Phase, um die Blauverschiebung der Lücke zu quantifizieren, welche durch die schmaler werdenden Bänder entsteht. Indem die berechnete Selbstenergie in das Multiorbital-Tight-Binding-Modell miteinbezogen wird, wird die Halbleiter-Bandlücke berechnet. Im Gegensatz zum Experiment wird die Bandlücke in der vorliegenden Modellierung kleiner für tiefere Temperaturen. Eine mögliche Erklärung wird diskutiert. Die Charakterisierung von elektronischen und magnetischen Eigenschaften von -MnTe sowie die vorgeschlagenen Modelle können ein Ausgangspunkt für weitere Analysen des Materials darstellen. Des Weiteren können die vorgestellten Methoden auf andere antiferromagnetische Halbleitersysteme angewendet werden.