Переход металл – изолятор - Metal–insulator transition

Переходы металл – изолятор переходы от металл (материал с хорошим электрическая проводимость из электрические заряды ) для изолятор (материал, в котором проводимость зарядов быстро подавляется). Эти переходы могут быть достигнуты путем настройки различных параметров окружающей среды, таких как давление или, в случае полупроводник, допинг.

История

Основное различие между металлами и изоляторами было предложено Быть, Зоммерфельд и Блох в 1928/1929 г. Он различает проводящие металлы (с частично заполненными полосами) и непроводящие изоляторы. Однако в 1937 г. де Бур и Эверт Вервей сообщили, что многие оксиды переходных металлов (такие как NiO) с частично заполненной d-полосой были плохими проводниками, часто изолирующими. В том же году важность электрон-электронной корреляции была заявлена Пайерлс. С тех пор эти материалы, а также другие материалы, демонстрирующие переход между металлом и изолятором, были тщательно изучены, например к Сэр Невилл Мотт, в честь которого названо изолирующее состояние Изолятор Мотта.

Первым обнаруженным переходом металл-изолятор был Вервей переход из магнетит в 1940-е гг.[1]

Теоретическое описание

Классический ленточная структура физики твердого тела предсказывает Уровень Ферми лежать в запрещенная зона для изоляторов и в зона проводимости для металлов, что означает, что металлическое поведение наблюдается для соединений с частично заполненными полосами. Однако были обнаружены некоторые соединения, которые демонстрируют изолирующие свойства даже для частично заполненных полос. Это связано с электрон-электронная корреляция, поскольку электроны нельзя рассматривать как невзаимодействующие. Мотт рассматривает модель решетки с одним электроном на узел. Без учета взаимодействия каждый узел мог бы быть занят двумя электронами, один с вращение вверх и один с замедлением. Из-за взаимодействия электроны почувствовали бы сильное кулоновское отталкивание, которое, как утверждал Мотт, разделяет зону на две части. Наличие одного электрона на каждом узле заполняет нижнюю полосу, в то время как верхняя зона остается пустой, что предполагает, что система становится изолятором. Это обусловленное взаимодействием изолирующее состояние называется Изолятор Мотта. В Модель Хаббарда представляет собой одну простую модель, обычно используемую для описания переходов металл-изолятор и образования изолятора Мотта.

Рекомендации

  1. ^ Танцующие электроны решают давнюю загадку в самом древнем магнитном материале

дальнейшее чтение

  • Мотт, Н. Ф. (1 октября 1968 г.). «Переход металл-изолятор». Обзоры современной физики. 40 (4): 677–683. Bibcode:1968РвМП ... 40..677М. Дои:10.1103 / RevModPhys.40.677.
  • Мотт, Н. (1974). Переходы металл – изолятор. Taylor & Francis Ltd. ISBN  978-0-85066-079-1.
  • Имада, М .; Фухимори, Токура (1998). «Переходы металл – изолятор». Ред. Мод. Phys. 70 (4): 1039. Bibcode:1998RvMP ... 70.1039I. Дои:10.1103 / revmodphys.70.1039. http://rmp.aps.org/abstract/RMP/v70/i4/p1039_1