0.2p = 0.7ρ(E)ρ typ(E)0.120.08ρ(E)0.10.04I ε(0)00.2p = 0.40.0065ρ(E)0.1ρ(E)ρ typ(E)43E c/ t0-6 -4 -2 0 2 4 6E / t20.4 0.6 0.8 1pAbbildung 4.1: Links: Mittlere und typische Zustandsdichte des Quanten-Perkolations-Modells für p = 0.4 und p = 0.7. Rechts oben: Relatives Gewicht I ɛ der Zustände bei E = 0.Rechts unten: Effektive Bandkanten von ϱ(E) und ϱ typ (E) in Abhängigkeit von p.ist zu erwarten, daß die resultierende Bandstruktur von der Wahrscheinlichkeit p abhängt.Darüber hinaus können die zahlreichen durch die unregelmäßige Berandungdes Gebietes verursachten Streuprozesse eine Lokalisierung der elektronischen Wellenfunktionenzur Folge haben. Die Einteilchen-Zustände ψ n zum Hamilton-OperatorH QP sind in diesem Fall nicht unendlich ausgedehnt sondern räumlich konzentriert[4, 123, 75], das heißt die Amplitude |ψ n (i)| fällt ausgehend von einem Gitterplatzi 0 mit zunehmender Entfernung |i − i 0 | schnell ab. Typisch für die meisten Unordnungsproblemeist ein exponentielles Verhalten der lokalisierten Wellenfunktionen,es existiert also eine endliche Lokalisierungslänge ξ, und für die Amplitude gilt|ψ(i)| ∝ exp(−|i − i 0 |/ξ). Die Struktur des Perkolations-Clusters erfordert ein anderesMaß für den Abstand zweier Gitterpunkte, das sich möglicherweise im Verhaltender Wellenfunktionen widerspiegelt. In Bezug auf die Leitfähigkeit hat eine Lokalisierungder elektronischen Zustände zur Folge, daß eine Probe isolierend bleibt, obwohlder zugrundeliegende Cluster A ∞ das gesamte Gitter überspannt, und das System imklassischen Sinne leitfähig ist.In den zurückliegenden dreißig Jahren wurde das in Gleichung (4.1) definierteQuanten-Perkolations-Modell mit einer Vielzahl von Methoden untersucht [89]. Be-68
eits 1972 wiesen Kirkpatrick und Eggarter [66] auf besondere Merkmale der Zustandsdichtehin, die bei bestimmten diskreten Energien, insbesondere im Bandzentrum,δ-förmige Singularitäten aufweist. Allerdings ist die Auflösung der bisher publiziertenSpektren [66, 59, 119], die meist auf der vollständigen Diagonalisierungkleiner endlicher Systeme basieren, relativ gering. Es bietet sich deshalb an, die inAbschnitt 1.5.3 bereits erfolgreich auf das Doppelaustausch-Modell angewandtenVerfahren [116, 115] auch für das Quanten-Perkolations-Modell zu benutzen. Abbildung4.1 zeigt die über 16 Realisierungen der ungeordneten Struktur gemittelteZustandsdichte von H QP ,ϱ(E) = ∑ δ(E − E n ) , (4.2)nfür die Besetzungswahrscheinlichkeiten p = 0.4 und p = 0.7. Innerhalb eines dreidimensionalenGitters der Größe 100 3 wurden zunächst die jeweils größten Cluster zusammenhängenderA-Plätze ermittelt [49] und als Approximation für A ∞ verwendet.Anschließend wurden für die Zustandsdichte des auf A ∞ beschränkten tight-bindingModells bis zu zweitausend Momente der Chebyshev-Entwicklung berechnet undunter Verwendung eines Maximum-Entropie-Verfahrens [115] auf die abgebildetenSpektren rücktransformiert. Man erkennt, daß sich mit zunehmender Verdünnungdes Clusters, das heißt mit sinkendem p, im Bandzentrum eine δ-Singularität entwickelt,die nahe an der klassischen Perkolationsschwelle [120] p c ≈ 0.3117 über zehnProzent aller Eigenzustände repräsentiert. Der rechte Teil der Abbildung verdeutlichtdies anhand des relativen Gewichts I ɛ (0) im Bandzentrum,I ɛ (0) =∫ ɛ−ɛϱ(E) dE mit ɛ ≪ t . (4.3)Darüber hinaus ist das Spektrum auch bei anderen Energien vielfach entartet, ausgeprägteSingularitäten treten insbesondere bei E/t = 1 und E/t = √ 2 auf. Angesichtsdieser Beobachtung wurde vermutet, daß die integrierte Zustandsdichte sogar auf einerdichten Untermenge des Bandes Unstetigkeiten besitzt [20]. Die hier vorgestelltenDaten enthalten allerdings keine Hinweise auf eine solche Eigenschaft. In der Umgebungder Singularitäten ist die Zustandsdichte bei kleineren Werten von p erheblichreduziert.Abbildung 4.2 illustriert die Natur der zu verschiedenen Energien gehörendenWellenfunktionen. Die Zustände im Bandzentrum wurden von Kirkpatrick und Eggarter[66] kleinen, endlichen Bereichen des Clusters zugeordnet, innerhalb dererdie Amplitude der Wellenfunktion auf benachbarten Gitterplätzen zwischen nullund endlichen Werten alterniert. Die Abbildung zeigt, daß eine derartige Schachbrett-Strukturden gesamten Cluster überspannen kann, daß heißt, viele der in Referenz[66] konstruierten Zustände können zu einem ausgedehnten, nahezu perfektenMuster linear kombiniert werden. Die Eigenfunktionen zur Energie E/t = 1 konzentrierensich auf einzelne benachbarte Gitterplätze, die im gezeigten Fall in verschiedenenSchnittebenen liegen. Wegen des geringeren Entartungsgrades bildet sich69
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dimensionale Proben liegen bei R(0)
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1 Mikroskopische Beschreibunggemisc
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Operation Symbol Koordinatentransfo
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e g4 /d3∆ cfS=1/2E JTx>0Mn 3+/4+t
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Bedingung spiegelt gerade die Erhal
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