WikiDer > Изолятор Мотта

Физика конденсированного состояния
Фазы · Фаза перехода · QCP
состояния вещества Твердый · Жидкость · Газ · Плазма · Конденсат Бозе – Эйнштейна · Бозе-газ · Фермионный конденсат · Ферми газ · Ферми жидкость · Сверхтвердый · Сверхтекучесть · Жидкость Латтинжера  · Кристалл времени
Фазовые явления Параметр заказа · Фаза перехода · QCP
Электронные фазы Электронная зонная структура · Плазма · Изолятор · Изолятор Мотта · Полупроводник · Полуметалл · Дирижер · Сверхпроводник · Термоэлектрический · Пьезоэлектрический · Сегнетоэлектрик · Топологический изолятор · Спиновый бесщелевой полупроводник
Электронные явления Квантовый эффект Холла · Эффект спин-холла · Кондо эффект
Магнитные фазы Диамагнетик · Супердиамагнетик Парамагнетик · Суперпарамагнетик Ферромагнетик · Антиферромагнетик Метамагнетик · Спин-стакан
Квазичастицы Фонон · Экситон · Плазмон Поляритон · Полярон · Магнон
Мягкая материя Аморфное твердое тело · Коллоидный · Гранулированный материал · Жидкокристаллический · Полимер
Ученые Ван дер Ваальс · Оннес · фон Лауэ · Брэгг · Дебай · Блох · Онсагер · Мотт · Пайерлс · Ландо · Латтинджер · Андерсон · Ван Влек · Хаббард · Шокли · Бардин · Купер · Шриффер · Джозефсон · Луи Неэль · Esaki · Giaever · Кон · Каданов · Фишер · Уилсон · фон Клитцинг · Бинниг · Рорер · Беднорз · Мюллер · Лафлин · Störmer · Ян · Цуй · Абрикосов · Гинзбург · Леггетт
v т е

Изоляторы Mott это класс материалов, которые должны проводит электричество при обычных групповые теории, но на самом деле изоляторы при измерении (особенно при низких температурах). Этот эффект связан с электрон–Электронные взаимодействия, которые не рассматриваются в традиционной зонной теории.

Ширина запрещенной зоны в изоляторе Мотта существует между полосами аналогичного характера, например, трехмерного характера, тогда как запрещенная зона в изоляторе изоляторы переноса заряда существует между состояниями аниона и катиона,^[1] например, между полосами O 2p и Ni 3d в NiO.^[2]

История

Хотя зонная теория твердых тел была очень успешной в описании различных электрических свойств материалов, в 1937 г. Ян Хендрик де Бур и Эверт Йоханнес Виллем Вервей отметил, что различные оксиды переходных металлов предсказано быть дирижером ленточная теория (потому что они имеют нечетное количество электронов на элементарную ячейку) являются изоляторами.^[3] Невилл Мотт и Рудольф Пайерлс затем (также в 1937 году) предсказал, что эту аномалию можно объяснить, включая взаимодействия между электронами.^[4]

В 1949 г., в частности, Мотт предложил модель NiO как изолятор, где проводимость основана на формуле^[5]

(Ni²⁺О²⁻)₂ → Ni³⁺О²⁻ + Ni¹⁺О²⁻.

В этой ситуации образование энергетической щели, препятствующей проводимости, можно понимать как конкуренцию между Кулоновский потенциал U между 3d электроны и интеграл переноса т из 3d электронов между соседними атомами (интеграл переноса является частью плотный переплет приближение). Общая энергетический разрыв затем

E_разрыв = U − 2zt,

где z - количество ближайших соседних атомов.

Обычно изоляторы Мотта возникают, когда отталкивающий кулоновский потенциал U достаточно велик, чтобы создать энергетический зазор. Одна из самых простых теорий изоляторов Мотта - это модель 1963 года. Модель Хаббарда. Переход от металла к изолятору Мотта как U увеличивается, можно предсказать в рамках так называемого теория динамического среднего поля.

Mottness

Моттизм обозначает дополнительный ингредиент, кроме антиферромагнитный заказ, который необходим для полного описания изолятора Mott. Другими словами, мы могли бы написать: антиферромагнитный порядок + моттизм = изолятор Мотта.

Таким образом, моттизм объясняет все свойства изоляторов Мотта, которые нельзя отнести просто к антиферромагнетизму.

Существует ряд свойств изоляторов Мотта, полученных как из экспериментальных, так и из теоретических наблюдений, которые нельзя отнести к антиферромагнитному упорядочению и, таким образом, составляют моттизм. Эти свойства включают:

• Спектральный перенос веса по шкале Мотта^[6][7]
• Исчезновение отдельной частицы Зеленая функция вдоль связанной поверхности в импульсном пространстве в первая зона Бриллюэна^[8]
• Два подписать изменения Коэффициент Холла как электрон допинг идет от ${ displaystyle n = 0}$ к ${ displaystyle n = 2}$ (ленточные изоляторы иметь только одно изменение знака в ${ Displaystyle п = 1}$)
• Наличие заряда ${ displaystyle 2e}$ (с участием ${ displaystyle e <0}$ заряд электрона) бозон при низких энергиях^[9][10]
• Псевдощель от полузаполнения (${ Displaystyle п = 1}$)^[11]

Приложения

Изоляторы Mott вызывают растущий интерес в передовых физика исследования, и еще не полностью изучены. У них есть приложения в тонкая пленка магнитный гетероструктуры и сильно коррелированные явления в высокотемпературная сверхпроводимость, Например.^{[12][13][14][15]}

Этот вид изолятор может стать дирижер путем изменения некоторых параметров, которыми могут быть состав, давление, деформация, напряжение или магнитное поле. Эффект известен как Переход Мотта и может использоваться для создания небольших полевые транзисторы, переключатели и запоминающие устройства, чем это возможно из обычных материалов.^[16][17][18]

Смотрите также

Заметки

использованная литература

• Лафлин, Р. Б. (1997). «Критика двух металлов». arXiv:cond-mat / 9709195. Bibcode:1997секунд .. 9195L. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
• Андерсон, П. У .; Баскаран, Г. (1997). "Критика Критика двух металлов". arXiv:cond-mat / 9711197. Bibcode:1997 второй мат.11197A. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
• Йорденс, Роберт; Штромайер, Нильс; Гюнтер, Кеннет; Мориц, Хеннинг; Эсслингер, Тилман (2008). «Изолятор Мотта из фермионных атомов в оптической решетке». Природа. 455 (7210): 204–207. arXiv:0804.4009. Bibcode:2008Натура.455..204J. Дои:10.1038 / природа07244. PMID 18784720. S2CID 4426395.