Über die ferromagnetische Anisotropie und ihre quantentheoretische Behandlung durch ein Einelektronenmodell

Abstract

Die ferromagnetische Anisotropie wird auf die Spin-Bahn-Kopplung zurückgeführt. Die theoretische Beschreibung des ferromagnetischen Kristalls erfolgt durch ein Einelektronenmodell. Die Kristalleigenfunktionen werden nach BLOCH-Funktionen mit Spin entwickelt. Als Basisfunktionen werden dabei nicht die entarteten 3 d-Atomfunktionen verwendet, sondern es wird von sog. Zellenfunktionen ausgegangen, die schon in nullter Näherung die Wirkung des kubischen Kristallpotentials berücksichtigen. In dieser Näherung führt das bekanntlich zur Aufspaltung des 5-fach entarteten Niveaus in ein 2- und ein 3-fach entartetes Niveau. Die Störungsrechnung bezüglich der Spin-Bahn-Kopplung führt zu dem Ergebnis, daß die Kristallenergie von der Gestalt der Zustandsdichte-Energie-Kurve in der Nähe der FERMI-Grenze abhängt. Die Diskussion zeigt. daß sich für plausible Werte von η(F) und (dη/dE) F bei Nickel die richtige Größe und das richtige Vorzeichen für K1 ergibt. Bei Annahme eines gemeinsamen d-Bandes für die flächenzentrierten FeNi-Legierungen kann der Verlauf von K1 als Funktion der Konzentration der Komponenten schon auf Grund eines sehr einfachen Bandmodells erklärt werden. Insbesondere ergibt sich auch die experimentell beobachtete Umkehr des Vorzeichens von Kl. Unter Zugrundelegung einer groben Näherung für die Fermische Verteilungsfunktion wird die Temperaturabhängigkeit von K1, lokal diskutiert. Dabei ergibt sich in erster Näherung ein Glied, das proportional T2 ist. In speziellen Fällen kann durch dieses Glied ein Wechsel des Vorzeichens von K1 bei Übergang zu höheren Temperaturen bewirkt werden.