Charge degrees in the quarter-filled checkerboard lattice. - In: Journal of magnetism and magnetic materials, ISSN 1873-4766, Bd. 310.2007, 2, Pt. 2, S. 966-968
For a systematic study of charge degrees of freedom in lattices with geometric frustration, we consider spinless fermions on the checkerboard lattice with nearest-neighbor hopping t and nearest-neighbor repulsion V at quarter-filling. An effective Hamiltonian in the limit |t|<<V is given to lowest non-vanishing order by the ring exchange (tџ/Vø). We show that the system can equivalently be described by hard-core bosons and map the model to a confining U(1) lattice gauge theory.
http://dx.doi.org/10.1016/j.jmmm.2006.10.348
Fractionally charged excitations on frustrated lattices. - In: International journal of modern physics, ISSN 1793-6578, Bd. 21 (2007), 13/14, S. 2215-2231
Systems of strongly correlated fermions on certain geometrically frustrated lattices at particular filling factors support excitations with fractional charges ±e/2. We calculate quantum mechanical ground states, lowlying excitations and spectral functions of finite lattices by means of numerical diagonalization. The ground state of the most thorough-fully studied case, the criss-crossed checkerboard lattice, is degenerate and shows longrange order. Static fractional charges are confined by a weak linear force, most probably leading to bound states of large spatial extent. Consequently, the quasi-particle weight is reduced, which reflects the internal dynamics of the fractionally charged excitations. By using an additional parameter, we finetune the system to a special point at which fractional charges are manifestly deconfinedthe socalled RokhsarKivelson point. For a deeper understanding of the lowenergy physics of these models and fornumerical advantages, several conserved quantum numbers are identified.
http://dx.doi.org/10.1142/S0217979207043609
Temperature-dependent electronic and vibrational structure of the 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)amide room-temperature ionic liquid surface : a study with XPS, UPS, MIES, and HREELS. - In: The journal of physical chemistry, ISSN 1520-5207, Bd. 111 (2007), 18, S. 4801-4806
The near-surface structure of the room-temperature ionic liquid 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl) amide has been investigated as a function of temperature between 100 and 620 K. We used a combination of photoelectron spectroscopies (XPS and UPS), metastable induced electron spectroscopy (MIES), and high-resolution electron energy loss spectroscopy (HREELS). The valence band and HREELS spectra are interpreted on the basis of density functional theory (DFT) calculations. At room temperature, the most pronounced structures in the HREELS, UPS, and MIES spectra are related to the CF3 group in the anion. Spectral changes observed at 100 K are interpreted as a change of the molecular orientation at the outermost surface, when the temperature is lowered. At elevated temperatures, early volatilization, starting at 350 K, is observed under reduced pressure.
http://dx.doi.org/10.1021/jp067136p
Temperature dependence of interlayer exchange coupling. - In: Journal of magnetism and magnetic materials, ISSN 1873-4766, Bd. 310.2007, 2, Pt. 3, S. 2301-2303
We use a microscopic model for ultrathin metallic films to analyze temperature dependent FMR measurements of exchange coupled NiCo films. The reduction of the interlayer exchange coupling with increasing temperature is investigated. We find that magnon excitations are the dominating cause of the temperature dependence.
http://dx.doi.org/10.1016/j.jmmm.2006.10.1038
Spin-wave excitations: the main source of the temperature dependence of interlayer exchange coupling in nanostructures. - In: Physical review letters, ISSN 1079-7114, Bd. 98 (2007), 5, 057205, insges. 4 S.
Quantum mechanical calculations based on an extended Heisenberg model are ompared with ferromagnetic resonance experiments on prototype trilayer systems Ni7/Cun/Co2/Cu(001)in order to determine and separate for the first time quantitatively the sources of the temperature dependence of interlayer exchange coupling. Magnon excitations are responsible for about 75% of the reduction of the coupling strength from zero to room temperature. The remaining 25% are due to temperature effects in the effective quantum well and the spacer-magnet interfaces.
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.98.057205
A comparative study on the electronic structure of the 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)amide RT-ionic liquid by electron spectroscopy and first principles calculations. - In: Zeitschrift für physikalische Chemie, ISSN 2196-7156, Bd. 220 (2006), 10, S. 1407-1416
The near-surface electronic structure of the room-temperature ionic liquid 1-Ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide has been investigated with ultraviolet and X-ray photoelectron spectroscopy as well as metastable induced electron spectroscopy. The results have been compared with density functional theory calculations. The good agreement between the experimental and theoretical data provides detailed insight into the origin of the observed spectral features. In particular, we found that a simple composition of the spectra of the isolated ions does not suffice to fit to the experimental results, but interionic interactions have to be considered.
http://dx.doi.org/10.1524/zpch.2006.220.10.1407
A new type of temperature driven reorientation transition in magnetic thin films. - In: The European physical journal, ISSN 1434-6036, Bd. 53 (2006), 4, S. 463-469
We present a new type of temperature driven spin reorientation transition (SRT) in thin films. It can occur when the lattice and the shape anisotropy favor different easy directions of the magnetization. Due to different temperature dependencies of the two contributions the effective anisotropy may change its sign and thus the direction of the magnetization as a function of temperature may change. Contrary to the well-known reorientation transition caused by competing surface and bulk anisotropy contributions the reorientation that we discuss is also found in film systems with a uniform lattice anisotropy. The results of our theoretical model study may have experimental relevance for film systems with positive lattice anisotropy, as e.g. thin iron films grown on copper.
https://doi.org/10.1140/epjb/e2006-00410-8
Strong dispersion of the surface optical phonon of silicon carbide in the near vicinity of the surface Brillouin zone center. - In: Surface science, ISSN 1879-2758, Bd. 600 (2006), 14, S. 2886-2893
The surface optical or FuchsKliewer phonons of the (0 0 1) surface of 3C-SiC and the Si-terminated (0 0 0 1) surfaces of 4H- and 6H-SiC have been investigated with high resolution electron energy loss spectroscopy (HREELS). For each of the SiC polytypes the frequency of the surface optical phonon changes with surface reconstruction, indicating subtle differences in the static polarization at differently reconstructed surfaces. Due to their anisotropy, hexagonal surfaces exhibit a second, much weaker FuchsKliewer mode. For all surfaces under examination, a linear dispersion of the FuchsKliewer mode frequency has been found for wave vectors close to the Gamma-point. This dispersion can be explained by dynamical dipole coupling between atomic oscillators at the surface of the highly polar silicon carbide.
http://dx.doi.org/10.1016/j.susc.2006.05.031
Surface phonons of clean, hydrogen- and deuterium-terminated Si(0 0 1) surfaces. - In: Surface science, ISSN 1879-2758, Bd. 600 (2006), 17, S. 3446-3455
We present a comprehensive vibrational study of the clean and hydrogen- or deuterium-terminated silicon (0 0 1) surface. The modes related to the clean as well as to the H:Si, D:Si, and 2H:Si, 2D:Si surfaces are studied by means of high resolution electron energy loss spectroscopy (HREELS). We pay special attention to the modification of the phonon modes by the surface treatments and compare the data with reported experimental and theoretical results. The analysis of the relative phonon intensities of the clean, mono- and dihydride surfaces yields the assignment of the modes related to the dimer bonds. The isotopic shifts of vibrons related to the SiH and SiD bonds and to the surface phonon are discussed and applied to the characterisation of the surface excitations.
http://dx.doi.org/10.1016/j.susc.2006.06.030
Charge degrees of freedom on frustrated lattices, 2006. - Online Ressource : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2006
Zsfassung in dt. Sprache. - urn:nbn:de:gbv:ilm1-2006000140
Elektronische Korrelationen spielen in der Physik der kondensierten Materie eine wichtige Rolle, sie führen zu Phänomenen wie Magnetismus oder dem Mott-Hubbard Metall-Isolator-Übergang. In dieser Arbeit wird eine neuartige Klasse von Modellen stark korrelierter Elektronen betrachtet [fulde2002]. Diese ermöglicht aufgrund des Wechselspiels zwischen starken Korrelationen und geometrischer Frustration das Auftreten fraktional geladener Teilchen in zwei Dimensionen (2D) und drei Dimensionen (3D). Geometrisch frustrierte Systeme sind durch eine hohe Dichte niedrig liegender Anregungen gekennzeichnet welche zu einer großen Suszeptibilität und somit zu interessanten physikalischen Effekten führen kann. Diese Arbeit enthält eine systematische Untersuchung von stark korrelierten spinlosen Fermionen auf bestimmten frustrierten Gittern. Insbesondere wird der interessante Grenzfall untersucht, in dem eine Wechselwirkung V zwischen benachbarten Plätzen groß gegenüber dem Hüpfmatrixelement |t| ist. In diesem Fall können fraktionale Ladungen \pm e/2 realisiert werden. Im klassischen Grenzfall (t=0) führt die geometrische Frustration zu einer makroskopischen Entartung und alle Grundzustände können, abhängig vom Füllfaktor, auf Schleifen- beziehungsweise Dimer-Konfigurationen auf Gittern abgebildet werden. Zum Beispiel können die klassischen Grundzustände des halb gefüllten Checkerboard-Gitters auf dicht gepackte Schleifen-Konfigurationen auf dem QuadratGitter abgebildet werden. Die Korrelationsfunktionen zwischen zwei Defekten (zwei fraktionalen Ladungen) werden jeweils für Schleifen- und Dimer-Modelle auf unterschiedlichen Gittern analytisch und numerisch berechnet. Die Ergebnisse zeigen eine algebraische Abnahme mit der Entfernung auf 2D bipartiten Gittern und eine exponentielle auf dem 2D Dreiecks-Gitter, welches nicht bipartit ist. Die Korrelationen auf dem 3D bipartiten Diamant-Gitter fallen exponentiell mit dem inversen Abstand ab. Die makroskopische Entartung des Grundzustandes im klassischen Grenzfall wird bei endlichem t durch Quantenfluktuationen aufgehoben. Wir berechnen mit Hilfe der numerischen Diagonalisierung den quantenmechanischen Grundzustand sowie die niedrig liegenden Anregungen auf kleinen Checkerboard-Clustern. Für den Fall |t|\ll V ist ein effektiver Hamilton-Operator in niedrigster Ordnung durch Ringaustausch um Hexagone (\sim t^{3}/V^{2}) gegeben [runge2004]. Eine Eichtransformation ermöglicht es, das fermionische Vorzeichenproblem für den Grundzustand und die niedrig liegenden Anregungen zu eliminieren. Folglich kann das System bezüglich dieser Anregungen durch ein äquivalentes bosonisches System beschrieben werden. Der quantenmechanische Grundzustand zeigt eine langreichweitige Ordnung. Zwei statische fraktionale Ladungen erfahren eine gegenseitige anziehende Kraft, welche unabhängig vom Abstand ist. Diese resultiert aus einer Reduktion der Quantenfluktuationen und der Polarisation des Vakuums entlang einer Linie, welche die beiden fraktionalen Ladungen miteinander verbindet. Die berechneten Spektralfunktionen zeigen im niedrig energetischen Bereich eine breite Struktur, welche durch die Dynamik der fraktional geladenen Anregungen entsteht. In den Spektralfunktionen zeigen sich Signaturen von Landau'schen Quasiteilchen mit großer räumlicher Ausdehnung (gebundene Paare von zwei fraktional geladenen Teilchen). Berechnungen der optischen Leitfähigkeit zeigen, wie fraktionale Ladungen zur elektrischen Leitfähigkeit beitragen. Durch eine geeignete Erweiterung unseres Modells kann man erreichen, dass es für einen Punkt im Parameterraum exakt lösbar wird. Dieser Punkt hat große Ähnlichkeit mit dem Rokhsar-Kivelson Punkt des Quanten-Dimer Modells [rokhsar1988]. An diesem Punkt sind die fraktionalen Ladungen ungebunden. Für ein tieferes Verständins des betrachteten Modells auf dem Checkerboard-Gitter führen wir eine Abbildung auf eine U(1) Gitter-Eichtheorie ein. Diese stellt einen Bezug zwischen fraktionalen Ladungen auf frustrierten Gittern und der kompakten Quantenelektrodynamik in 2+1 Dimensionen her. Des weiteren können wir mit Hilfe einer Dualitätstransformation unser Modell auf das Höhenmodell abbilden. Für eine erste Untersuchung eines 3D Systems mit fraktionalen Ladungen leiten wir einen effektiven Hamilton-Operator für das halb gefüllte Pyrochlor-Gitter her. Mit Hilfe von numerischen Diagonalisierungen berechnen wir den Grundzustand von kleinen Pyrochlor-Gittern. Qualitative Unterschiede und Ähnlichkeiten zum Grundzustand des oben beschriebenen Checkerboard-Gitters werden diskutiert.
http://d-nb.info/982205066/34