Kurzfassung
Vanadiumsesquioxid V ist ein Übergangsmetalloxid mit interessanten magnetischen
Eigenschaften und Effekten starker Korrelationen.Während die Metall-Isolator-Übergänge seit
langem Gegenstand intensiver Untersuchungen sind, ist die antiferromagnetische
metallische Phase erst in den letzten Jahren mehr in den Blickpunkt gerückt worden,vor allem
durch neuere Neutronenstreu- und Kernspinresonanz-Experimente. Ausgangspunkt dieser
Arbeit ist eine Bandstrukturrechnung, die zeigt,daß der Phasenübergang zum
antiferromagnetischen Metall als Spindichtewellenübergang, beruhend auf einem Fermiflächen-
Nesting,verstanden werden kann.Die Bandstrukturrechnung beruht auf der Methode von Slater
und Koster,um neuere Ergebnisse der Dichtefunktionaltheorie zu modellieren.Eine neuere
theoretische Entwicklung ist die Behandlung starker Korrelationen im Grenzfall hoher
räumlicher Dimensionen.In diesem Grenzfall wird die Selbstenergie impulsunabhängig,
dielokale Dynamik wird aber erhalten. Dies führt zur Entwicklungder dynamischen Mean-field-
Theorie.In dieser Arbeit wird die dynamische Mean-field-Theorie zum ersten Mal mit den
Ergebnissen einer realistischen Bandstrukturrechnungverbunden. Die dynamische Mean-field-
Theorie dient hierzur Untersuchung zum einen des paramagnetischen Metall-Isolator-
Übergangs,zum anderen der magnetischen Eigenschaften der paramagnetischen Phasen.Der
Vergleich mit experimentellen Befunden ergibt eine gute übereinstimmung.Der bisher
unberücksichtigte Aspekt von V, der Übergang zum antiferromagnetischen Isolator, wird als
orbitaler OrdnungsÜbergangbegriffen, was v.a. durch die starke Änderung der
Austauschparameteran diesem Übergang begründet wird. Wir geben eine Übersicht
überfrühere Arbeiten zum orbitalen OrdnungsÜbergang in V und zeigen im Detail auf, wie diese
Arbeiten durch eine Berücksichtigung des orbitalen OrdnungsÜbergang in derdynamischen
Mean-field-Theorie verbessert werden können.Abgeschlossen wird die Arbeit durch einen Blick
auf offene Fragen.
Vanadium sesquioxide V is a transition-metal oxide with interesting magnetic properties and strong correlation effects. While themetal-insulator transition has been studied intensively overmany years, more recently the antiferromagnetic metallic phase has received more attention, mostly due to recent neutron scatteringand nuclear magnetic resonance studies. Here, we take a bandstructure calculation as thepoint of departure to demonstrate that the transition to the antiferromagnetic metallic phase can be understood as a Fermi-surface nesting driven spin-density wave transition.The bandstructure calculation employs the Slater-Koster methodto model the results of recent density-functional theory results.On the theoretical end, recent developments have been made inthe treatment of strong correlations in the limit of highspatial dimensions. In this limit, the self-energy becomesmomentum independent, while all local dynamic fluctuations areretained. The result is a dynamical mean-field theory.This is the first time the dynamical mean-fieldtheory is combined with a realistic bandstructure calculation.The dynamical mean-field theory is hereemployed to examine both the paramagnetic metal-insulator transition and the magnetic properties of the paramagnetic phases.Good agreement with experiments is found.The remaining aspect, the transition to the antiferromagnetic insulator,is argued to be of the orbital ordering type, as evidenced by the abrupt change of exchange constants at the transition. Previous work on orbital ordering in V is reviewed and a detailed Ansatz for the incorporation of orbital orderinginto the dynamical mean-field theory is presented.We close with a discussion of open questions.