Mott szigetelő

A Mott szigetelők (Mott dielektrikumok) dielektromos tulajdonságokkal rendelkező kristályos anyagok . Az elektromos vezetés hagyományos elmélete szerint vezetőknek kell lenniük, azonban szigetelők. Ez a hatás abból adódik, hogy az interelektronikus (Coulomb) kölcsönhatás energiája (ahol az elektronok közötti átlagos távolság) nagyobb, mint az elektronok átlagos kinetikus energiája, amelyet a sávköz ( az effektív elektrontömeg ) jellemez. Planck-állandó). $U=e^{2}/r$ $r$ $W=\hbar ^{2}/mr^{2}$ $m$ $\hbar$

-nél a sáv részben feltölthető elektronokkal, ami a fémekre jellemző. Vannak azonban más elektronok is a szomszédos atomokon, amelyek megakadályozzák a töltésátvitelt. Így egy félig kitöltött sávú rendszerben az elektronok kollektív lokalizációja következik be, amelyet a Coulomb-kölcsönhatás indukál, ami az anyagot dielektrikummá teszi . $U>W$

Történelem

1937-ben Jan Hendrik De Boer és Evert Johannes Willem Verwey megjegyezte, hogy a sávelmélet miatt a különféle átmenetifém-oxidoknak vezetőnek kell lenniük, mivel páratlan számú elektronjuk van egységnyi cellánként. A nikkel-oxid NiO példaként való felhasználásával azonban azt találták, hogy az ilyen vegyületek valójában dielektrikumként viselkednek. Neville Mott és Rudolf Peierls (szintén 1937-ben) azt jósolták, hogy ez az anomália az elektronok közötti kölcsönhatásokkal magyarázható.

1949-ben Mott egy modellt javasolt szigetelőként, ahol a vezetőképesség a következő képlet alapján történik: ${\ce {NiO))$

{\ce {( Ni^2+ + O^2- )_2 -> Ni^3+O^2- + Ni^1+ + O^2-))

Általában a Mott szigetelők akkor fordulnak elő, ha a taszító Coulomb-potenciál elég nagy ahhoz, hogy energiarést hozzon létre. A Mott szigetelő egyik legegyszerűbb példája Hubbard 1963-as modellje. $U$

Tulajdonságok

A Mott dielektrikumok közé tartoznak az átmeneti és ritkaföldfémek vegyületei részben kitöltött belső d- vagy f-pályákkal, például kuprátok.

A Mott szigetelőknek számos kísérleti és elméleti megfigyelésből származó tulajdonsága van, amelyek nem tulajdoníthatók az antiferromágneses rendezettségnek:

Spektrális súlyátvitel a Mott-skálán Archiválva : 2022. január 19. a Wayback Machine -nél
Egyrészecskés Green funkciójának eltűnése egy csatolt felület mentén az impulzustérben az első Brillouin zónában Archiválva : 2020. július 24. a Wayback Machine -nél
Két előjel-változás a Hall-együtthatóban az elektronadalékolás hatására (míg a szigetelőknél csak egy előjel változik -ra ) $n=0$ $n=2$ $n=1$
Bozontöltés jelenléte alacsony energiákon $2e$
Pszeudo rés félig kitöltéssel ( ) $n=1$ Archiválva : 2020. július 24. a Wayback Machine -nél

Alkalmazás

Az utóbbi időben egyre nagyobb érdeklődés mutatkozott a Mott szigetelők iránt, és még nem tanulmányozták őket teljesen. Ezek a szigetelők vékonyfilmes mágneses heterostruktúrákban és magas hőmérsékletű szupravezetőkben használhatók .

Ezek a szigetelők bizonyos paraméterek, például összetétel, nyomás, hőmérséklet, feszültség és mágneses tér megváltoztatásával vezetővé válhatnak [1] . A hatás fém-szigetelő átmenetként ismert, és kis tranzisztorok, kapcsolók és memóriaeszközök létrehozására használható, amelyek hagyományos anyagokkal együtt használhatók.

Jegyzetek

↑ Kohsaka, Y.; Taylor, C.; Wahl, P. et al. Hogyan tűnnek el Cooper-párok a Mott-szigetelőhöz közeledve Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8+ δ // Nature : Journal. - 2008. - augusztus 28. ( 454. köt. , 7208. sz.). - P. 1072-1078 . - doi : 10.1038/nature07243 . - . - arXiv : 0808.3816 . — PMID 18756248 .

Linkek

Mott, Neville Francis Archiválva : 2019. április 7. a Wayback Machine -nél
Encyclopædia Britannica archiválva : 2020. április 1. a Wayback Machine -nél ;
Nagy orosz enciklopédia