Переходы металл-диэлектрик переходы из металла (материал с хорошей электрической проводимостью от электрических зарядов ) в качестве изолятора (материал , где проводимость зарядов быстро подавляется). Эти переходы могут быть достигнуты путем настройки различных параметров окружающей среды, таких как давление или, в случае полупроводника , легирование .
История
Основное различие между металлами и изоляторами было предложено Бете , Зоммерфельдом и Блохом в 1928/1929 году. Он различал проводящие металлы (с частично заполненными полосами) и непроводящие изоляторы. Однако в 1937 году де Бур и Эверт Вервей сообщили, что многие оксиды переходных металлов (например, NiO) с частично заполненной d-полосой являются плохими проводниками, часто изолирующими. В том же году важность электрон-электронной корреляции была заявлена Пайерлсом . С тех пор эти материалы, а также другие материалы, демонстрирующие переход между металлом и изолятором, были тщательно изучены, например, сэром Невиллом Моттом , в честь которого изолирующее состояние было названо изолятором Мотта .
Первый переход металл-диэлектрик можно найти был переход Вервей из магнетита в 1940 - х годах. [1]
Теоретическое описание
Классическая зонная структура физики твердого тела предсказывает, что уровень Ферми находится в запрещенной зоне для диэлектриков и в зоне проводимости для металлов, что означает, что металлическое поведение наблюдается для соединений с частично заполненными зонами. Однако были обнаружены некоторые соединения, которые демонстрируют изолирующие свойства даже для частично заполненных полос. Это связано с электрон-электронной корреляцией , поскольку электроны нельзя рассматривать как невзаимодействующие. Мотт рассматривает решеточную модель с одним электроном на узел. Без учета взаимодействия каждый узел может быть занят двумя электронами, один со спином вверх, а другой со спином вниз. 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 зону, в то время как верхняя зона остается пустой, что говорит о том, что система становится изолятором. Это обусловленное взаимодействием изолирующее состояние называется изолятором Мотта . Модель Хаббарда - это одна простая модель, обычно используемая для описания переходов металл-изолятор и образования изолятора Мотта.
Смотрите также
Рекомендации
дальнейшее чтение
- Мотт, Н. Ф. (1 октября 1968 г.). «Переход металл-изолятор». Обзоры современной физики . 40 (4): 677–683. Bibcode : 1968RvMP ... 40..677M . DOI : 10.1103 / RevModPhys.40.677 .
- Мотт, Н. (1974). Переходы металл – изолятор . ISBN Taylor & Francis Ltd. 978-0-85066-079-1.
- Имада, М .; Фухимори, Токура (1998). «Переходы металл – изолятор». Ред. Мод. Phys . 70 (4): 1039. Bibcode : 1998RvMP ... 70.1039I . DOI : 10,1103 / revmodphys.70.1039 . http://rmp.aps.org/abstract/RMP/v70/i4/p1039_1