Strong Electron Corrections in Short-range Magnetic Order and Electrical Resistance of Homogeneously Disordered Binary Crystals

Abstract

The formation of both the short-range magnetic order and the electrical conductivity in homogeneously disordered binary crystals under the influence of strong electron correlations is considered (by the example of b.c.c.-Fe1-cCoc alloys). For the description of electron states in a crystal, the multiband model of a tight binding and the method of the cluster expansion for Green’s functions and the thermodynamic potential of a disordered crystal are used. Strong electron correlations and the well-developed short-range order of substitutional atoms lead to the appearance of a quasigap in the electron-energy spectrum. The microscopic mechanisms of magnetic ordering and formation of the electrical resistance are concerned with both the Fermi-level position within the quasigap region and the realignment of the electron-energy spectrum with changes of the temperature or the alloying-component concentration. The parameter of pairwise magnetic correlations decreases with increase in the temperature and tends to zero in a vicinity of the Curie temperature. The nonmonotonic concentration dependence of the Fe-Co-alloy electrical resistance is investigated as well. It is caused by strong electron correlations and the magnetic order resulting from these correlations.

Розглянуто формування близького магнiтного порядку та електропровiдностi в однорiдно невпорядкованих бiнарних кристалах пiд впливом сильних електронних кореляцiй (на прикладi сильно корельованої електронної пiдсистеми сплаву ОЦК-Fe1􀀀cCoc). Для опису електронних станiв у кристалi використано багатозонну модель сильного зв’язку та метод кластерного розкладання для грiнових функцiй i термодинамiчного потенцiалу невпорядкованого кристала. Сильнi електроннi кореляцiї та “розвинутий” близький порядок атомiв замiщення приводять до появи квазiщiлини в енергетичному спектрi електронiв. Мiкроскопiчнi механiзми магнiтного упорядкування i формування електроопору пов’язанi з розташуванням рiвня Фермi в областi квазiщiлини, а також з перебудовою енергетичного спектра електронiв внаслiдок змiн температури або концентрацiї легуючої компоненти. Параметр парних магнiтних кореляцiй зменшується зi зростанням температури i прямує до нуля в областi температури Кюрi. Дослiджено також немонотонну концентрацiйну залежнiсть електроопору сплаву Fe–Co. Вона визначається сильними електронними кореляцiями та зумовленим ними магнiтним порядком.