Münster 1999 – wissenschaftliches Programm
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TT: Tiefe Temperaturen
TT 18: Korrelierte Elektronensysteme (Theorie)
TT 18.3: Vortrag
Donnerstag, 25. März 1999, 10:30–10:45, F3
Metallische Phase an der Oberfläche eines Mott-Isolators — •M. Potthoff und W. Nolting — Lehrstuhl Festkörpertheorie, Institut für Physik, Humboldt-Universität zu Berlin, D-10115 Berlin
Für ein elektronisch stark korreliertes Metall, das sich nahe dem (Mott) Metall-Isolator-Übergang befindet, sind besondere Oberflächeneffekte zu erwarten: Die an der Oberfläche reduzierte Koordinationszahl führt zu einer verringerten Varianz Δsurf der lokalen Zustandsdichte und somit zu einer Verstärkung der effektiven Coulomb-Wechselwirkung U/√Δsurf an der Oberfläche. Nahe dem Volumenwert für die kritische Wechselwirkung Uc,bulk ist daher die Existenz einer (Mott) isolierenden Oberfläche bei noch metallischem Volumen plausibel. Wir können jedoch zeigen, daß eine solche Oberflächenphase nicht auftreten kann. Vielmehr ist nur das inverse Szenario möglich: eine metallische Phase an der Oberfläche eines Mott-Isolators. Wir untersuchen dazu das Teilchen-Loch-symmetrische Hubbard-Modell auf einem halbunendlichen, kubischen Gitter bei Temperatur T=0 und in Raumdimensionen D=3 und D=∞. Unter Verwendung der Dynamischen Mean-Field-Theorie wird die Lagenabhängigkeit des Quasiteilchengewichts zα bestimmt. Für uniforme Modellparameter ist das Quasiteilchengewicht an der Oberfläche deutlich reduziert, zsurf < zbulk. Ein korrelationsinduzierter Oberflächenzustand verhindert hier den Mott-Übergang der Oberfläche. Eine metallische Oberflächenphase mit zsurf > 0 und zbulk=0 tritt schon bei leichter, durchaus realistischer Modifizierung der Modellparameter t||,surf, t⊥, surf und Usurf an der Oberfläche auf. Wir diskutieren das Phasendiagramm für verschiedene Oberflächengeometrien. Mit Hilfe einer einfachen Linearisierung der Mean-Field-Gleichungen im kritischen Bereich kann das Phasendiagramm analytisch und qualitativ korrekt reproduziert werden.