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A4: Elektronische Grundzustands- und Anregungseigenschaften komplexer Oxid-Strukturen

Ziel des Teilprojektes sind theoretische Untersuchungen der elektronischen Grundzustands- und Anregungseigenschaften komplexer Oxidstrukturen bei Berücksichtigung von starken Korrelationseffekten und einer komplexen Realstruktur, die auch Unordnung einschließt. Übergangsmetalloxide stehen im Zentrum der Untersuchungen. Die Methoden der Vielfachstreutheorie werden mit statistischen Methoden kombiniert, um die Temperaturabhängigkeit magnetischer Effekte zu untersuchen. Bei der Weiterentwicklung der Methoden wird über die lokale Spindichtenäherung der Dichtefunktionaltheorie hinausgegangen.

Die Untersuchungen basieren auf ab initio Rechnungen im Rahmen der Dichtefunktional-theorie (DFT) . Die effiziente und genaue Behandlung starker Korrelationseffekte in Oxiden sowie die Einbeziehung experimenteller oder theoretisch bestimmter Informationen zur Realstruktur sind Voraussetzung für eine hinreichende Aussagekraft im Vergleich mit experimentellen Ergebnissen.

Neben Übergangsmetalloxiden auf Metallsubstraten sollen insbesondere auch komplexe oxidische Schichtsysteme untersucht werden. In Weiterentwicklung der bisherigen Methodik werden Relaxationen an Oberflächen und Grenzflächen mit ab initio Methoden bestimmt und in die Berechnung der elektronischen und magnetischen Struktur einbezogen. Die Methodik wird im Rahmen eines sogenannten „multicode approach“ weiterentwickelt.

Die bisher verwendeten KKR (Korringa- Kohn- Rostoker)-Methoden werden weiterentwickelt, um die magnetischen Eigenschaften von Defekten und Fremdatomen in oxidischen Schichtsystemen untersuchen zu können. Methoden der Dichtefunktionaltheorie werden hier mit Monte- Carlo- Methoden kombiniert, um die Temperaturabhängigkeit der magnetischen Effekte untersuchen zu können.

Photoemissionsspektren oxidischer Systeme können mit Hilfe der Methode der Greenschen Funktionen berechnet werden. Selbstwechselwirkungskorrekturen werden hierbei mit der GW- Näherung kombiniert.

In der langfristigen Entwicklung des Projekts soll eine Erweiterung des im Projekt hauptsächlich benutzten KKR- Codes in Richtung „dynamical mean field theory“ (DMFT) vorgenommen werden.