Mott isolator

Mott-isolatorer (Mott dielectrics) är kristallina ämnen med dielektriska egenskaper. Enligt den konventionella teorin om elektrisk ledning måste de vara ledare, men de är isolatorer. Denna effekt beror på det faktum att energin för interelektronisk (Coulomb) interaktion , (där medelavståndet mellan elektroner) är större än den genomsnittliga kinetiska energin för elektroner, som kännetecknas av bandgapet ( är den effektiva elektronmassan, är Plancks konstant). $U=e^{2}/r$ $r$ $W=\hbar ^{2}/mr^{2}$ $m$ $\hbar$

Vid kan bandet vara delvis fyllt med elektroner, vilket är typiskt för metaller. Det finns dock andra elektroner på närliggande atomer som förhindrar laddningsöverföring. Sålunda, i ett system med ett halvfyllt band, sker kollektiv lokalisering av elektroner, inducerad av Coulomb-interaktionen, vilket gör ämnet till ett dielektrikum . $U>W$

Historik

År 1937 noterade Jan Hendrik De Boer och Evert Johannes Willem Verwey att på grund av bandteorin måste olika övergångsmetalloxider vara ledare, eftersom de har ett udda antal elektroner per enhetscell. Men med nickeloxid NiO som ett exempel , fann man att sådana föreningar faktiskt beter sig som dielektrikum. Neville Mott och Rudolf Peierls (även 1937) förutspådde att denna anomali kunde förklaras av införandet av interaktioner mellan elektroner.

1949 föreslog Mott en modell för som en isolator, där konduktiviteten är baserad på formeln: ${\ce {NiO))$

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

I allmänhet uppstår Mott-isolatorer när den repulsiva Coulomb-potentialen är tillräckligt stor för att skapa ett energigap. Ett av de enklaste exemplen på Mott-isolatorn är Hubbards 1963-modell. $U$

Egenskaper

Mott-dielektrika inkluderar föreningar av övergångsmetaller och sällsynta jordartsmetaller med delvis fyllda inre d- eller f-orbitaler, till exempel kuprater.

Det finns ett antal egenskaper hos Mott-isolatorer, erhållna från både experimentella och teoretiska observationer, som inte kan tillskrivas antiferromagnetisk ordning:

Spektral viktöverföring på Mott-skalan Arkiverad 19 januari 2022 på Wayback Machine
Försvinnande av en enpartikel Greens funktion längs en kopplad yta i momentumrymden i den första Brillouin-zonen Arkiverad 24 juli 2020 på Wayback Machine
Två teckenändringar i Hall-koefficienten när elektrondopning går från till (medan isolatorer bara har ett tecken som ändras till ) $n=0$ $n=2$ $n=1$
Närvaron av en bosonladdning vid låga energier $2e$
Pseudolucka från halvfyllning ( ) $n=1$ Arkiverad 24 juli 2020 på Wayback Machine

Applikation

På senare tid har mer och mer intresse visats för Mott-isolatorer och har ännu inte studerats fullt ut. Dessa isolatorer kan användas i tunnfilmsmagnetiska heterostrukturer och högtemperatursupraledare .

Dessa isolatorer kan bli ledare genom att ändra vissa parametrar såsom sammansättning, tryck, temperatur, spänning och magnetfält [1] . Effekten är känd som en metall-till-isolator-övergång och kan användas för att skapa små transistorer, switchar och minnesenheter som kan användas i kombination med konventionella material.

Anteckningar

↑ Kohsaka, Y.; Taylor, C.; Wahl, P. et al. Hur Cooper-par försvinner när de närmar sig Mott-isolatorn i Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8+ δ // Nature : journal. - 2008. - 28 augusti ( vol. 454 , nr 7208 ). - P. 1072-1078 . - doi : 10.1038/nature07243 . - . - arXiv : 0808.3816 . — PMID 18756248 .

Länkar

Mott, Neville Francis Arkiverad 7 april 2019 på Wayback Machine
Encyclopædia Britannica Arkiverad 1 april 2020 på Wayback Machine ;
Stora ryska encyklopedin