Spectral properties of strongly correlated materials

Abstract

Stark korrelierte Materialien sind solche, in denen die Abstoßung zwischen Elektronen nur unzureichend abgeschirmt ist. Dadurch entsteht eine Vielzahl bemerkenswerter Eigenschaften, als Beispiel sei die Hochtemperatur-Supraleitung genannt. Auf theoretischer Seite erfordern elektronische Korrelationen eine differenzierte Modellierung dieser Wechselwirkung, die über Standardmethoden wie semilokale Dichtefunktionaltheorie (DFT) hinausgeht. Daher verspricht ein verbessertes Verständnis solcher Materialien nicht nur ungeahnte technische Anwendungen; es zu erreichen ist auch eine der großen Aufgaben der zeitgenössischen Physik. Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich einerseits mit Methoden der theoretischen Festkörperphysik für stark korrelierte Materialien, insbesondere LDA+DMFT, die Verbindung von Dichtefunktionaltheorie mit dynamischer Molekularfeld-Theorie (DMFT). Als Brückenschlag zwischen diesen beiden Ansätzen muss eine minimale Basis aus lokalisierten Funktionen aufgestellt werden, was hier mithilfe maximal-lokalisierter Wannierfunktionen (MLWF) gelingt. Es werden zwei Computerprogramme beschrieben, die Teilaufgaben des LDA+DMFT-Verfahrens übernehmen, und die im Rahmen der Dissertation weiterentwickelt und zur Veröffentlichung gebracht wurden: (i) Wien2Wannier stellt eine Schnittstelle bereit zwischen dem DFT-Paket Wien2k und dem MLWF-Paket Wannier90. (ii) Woptic berechnet die optische Leitfähigkeit, die statische Leitfähigkeit, und den Seebeck-Koeffizienten aus einer LDA+DMFT-Rechnung. Da die Beiträge zu diesen Größen typischerweise innerhalb kleiner Teile der Brillouinzone lokalisiert sind, kommt eine adaptive k-Integration zum Einsatz. Die genannten Methoden werden darüber hinaus auf oxidische Heterostrukturen angewandt, insbesondere auf LaVO3