HAL Id: jpa-00216550
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Submitted on 1 Jan 1976
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TEN-FOLD SPIN-ORBITAL DEGENERACY IN THE
TRUE d-ELECTRON HUBBARD MODEL OF THE
MOTT METAL-INSULATOR TRANSITION :
INCLUSION OF CHARGE POLARITY
FLUCTUATIONS
E. Siegel
To cite this version:
JOURNAL DE PHYSIQUE Colloque C4, supple'ment au no 10, Tome 37, Octobre 1976, page C4-217
TEN-FOLD SPIN-ORBITAL DEGENERACY IN THE T R W d-ELECTRON
HUBBARD MODEL OF THE MOTT 'METAL-INSULATOR TRANSITION
:
INCLUSION OF CHARGE POLARITY FLUCTUATIONS
E. SIEGEL
Energy Laboratory, Public Service Electric and Gas Company Maplewood, New Jersey 07040, U. S. A.
Rbum6.
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On inclut la d6genBrescence de spin et orbitale d'ordre 10 des vrais Bectrons (ou trous) d dans le modkle non dBgknkr6 conventionnel de Hubbard au moyen de la methode de Siege1 et Kemeny [l]. On etudie ensuite ce modkle de Hubbard dix fois d6gener8 (MHDD) par les traite- ments de la transition de Mott, de Rice et Brinkmann [2] et de Gutzwiller [3] pour le modkle de Hubbard conventionnel non deg6nBr6 (MHND). On montre que les diagrammes de phase de Rice- Brinkmann et de Kohn de la transition de Mott metal-isolant, sont places par suite de la dBg6nC- rescence de spin et orbitale des vrais Blectrons d ; ceci augmente l'espace permis dans le diagramme de phase de Mott temperature-interaction pour la formation de l'etat isolant antiferromagn6tique, de l'etat mktallique avec surstructure ou de l'Btat isolant avec surstructure.On generalise ensuite l'analyse de Doniach [4] de la transition de Mott mBtal-isolant en tenant compte du MHDD, avec les fluctuations de charge et de spin correspondantes sur chaque site. Ceci est le traitement a un corps (Hartree-Fock) le plus complet de la transition de Mott mktal-isolant pour le cas de syst6mes~A electrons ou trous itinkrants dans les bandes d Btroites ; ce traitement prkdit des variations importantes, surtout quantitatives, mais parfois qualitatives, des divers critkres de la transition de Mott.
Abstract.
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The ten-fold spin-orbital degeneracy of true d-electrons (holes) is included in the non-spin-orbitally degenerate conventional Hubbard model via themethod of SiegelandKemeny [l]. This ten-fold degenerate Hubbard model (TDHM) is then applied to the conventional non-dege- nerate Hubbard model (NDHM) treatments of the Mott metal-insulator transition of Rice and Brinkmann [2] and of Gutzwiller [3]. The Rice-Brinkmann and Kohn phase diagrams of the Mott metal-insulator transition are shown to shift due the spin-orbital degeneracy of true d-electrons so as to increase the available phase space in the temperature-interaction Mott phase diagram for the formation of the antiferromagnetic insulating state, superlattice metallic state or super- lattice insulating state in these phase diagrams.The Doniach [4] analysis of the Mott metal-insulator transition is next generalized to include the TDHM, with its inherent charge and spin fluctuations .on any site, in the NDHM conventional analysis of the transition. This inclusion is the most complete one-body (Hartree-Fock) treatment of the Mott metal-insulator transition in narrow d-band, itinerant electron or hole systems and predicts significant shifts, mostly quantitative but sometimes qualitative, in the various criteria for the Mott transition.
References
[ l ] SIEGEL, E. and KEMENY, G., Phys. Stat. Sol. (b) 50 (1972) 593 ;
ibid. (b) 55 (1973) 817.
[2] BRINKMANN,~. F . and RICE, T. M., Phys. Rev. B2 (1970) 1324. [3] GUTZWILLER, M . , Phys. Rev. Lett. 10 (1963) 159 ; Phys. Rev.
134 (1964) A 293.
141 DONIACH, S., Adv. Phys. 41 (1970) 819.
