TEN-FOLD SPIN-ORBITAL DEGENERACY IN THE TRUE d-ELECTRON HUBBARD MODEL OF THE MOTT METAL-INSULATOR TRANSITION : INCLUSION OF CHARGE POLARITY FLUCTUATIONS

Résumé
On inclut la dégénérescence de spin et orbitale d'ordre 10 des vrais électrons (ou trous) d dans le modèle non dégénéré conventionnel de Hubbard au moyen de la méthode de Siegel et Kemeny [1]. On étudie ensuite ce modèle de Hubbard dix fois dégénéré (MHDD) par les traitements de la transition de Mott, de Rice et Brinkmann [2] et de Gutzwiller [3] pour le modèle de Hubbard conventionnel non dégénéré (MHND). On montre que les diagrammes de phase de Rice- Brinkmann et de Kohn de la transition de Mott métal-isolant, sont placés par suite de la dégénérescence de spin et orbitale des vrais électrons d ; ceci augmente l'espace permis dans le diagramme de phase de Mott température-interaction pour la formation de l'état isolant antiferromagnétique, de l'état métallique avec surstructure ou de l'état isolant avec surstructure. On généralise ensuite l'analyse de Doniach [4] de la transition de Mott métal-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 métal-isolant pour le cas de systèmes à électrons ou trous itinérants dans les bandes d étroites ; ce traitement prédit des variations importantes, surtout quantitatives, mais parfois qualitatives, des divers critères de la transition de Mott.

Abstract
The ten-fold spin-orbital degeneracy of true d-electrons (holes) is included in the non-spin-orbitally degenerate conventional Hubbard model via the method of Siegel and Kemeny [1]. This ten-fold degenerate Hubbard model (TDHM) is then applied to the conventional non-degenerate 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 superlattice 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.