Mott isolator

Mott isolatorer (Mott dielectrics) er krystallinske stoffer med dielektriske egenskaber. Ifølge den konventionelle teori om elektrisk ledning skal de være ledere, men de er isolatorer. Denne effekt skyldes det faktum, at energien af interelektronisk (Coulomb) interaktion , (hvor den gennemsnitlige afstand mellem elektroner) er større end den gennemsnitlige kinetiske energi af elektroner, som er karakteriseret ved båndgabet ( er den effektive elektronmasse, er Plancks konstant). $U=e^{2}/r$ $r$ $W=\hbar ^{2}/mr^{2}$ $m$ $\hbar$

Ved kan båndet være delvist fyldt med elektroner, hvilket er typisk for metaller. Der er dog andre elektroner på naboatomer, der forhindrer ladningsoverførsel. I et system med et halvt fyldt bånd sker der således kollektiv lokalisering af elektroner, induceret af Coulomb-interaktionen, som gør stoffet til et dielektrisk . $U>W$

Historie

I 1937 bemærkede Jan Hendrik De Boer og Evert Johannes Willem Verwey , at på grund af båndteorien skal forskellige overgangsmetaloxider være ledere, da de har et ulige antal elektroner pr. enhedscelle. Men ved at bruge nikkeloxid NiO som et eksempel , blev det fundet, at sådanne forbindelser faktisk opfører sig som dielektriske stoffer. Neville Mott og Rudolf Peierls (også i 1937) forudsagde, at denne anomali kunne forklares ved inklusion af interaktioner mellem elektroner.

I 1949 foreslog Mott en model for som isolator, hvor ledningsevnen er baseret på formlen: ${\ce {NiO))$

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

Generelt opstår Mott-isolatorer, når det frastødende Coulomb-potentiale er stort nok til at skabe et energigab. Et af de enkleste eksempler på Mott-isolatoren er Hubbards 1963-model. $U$

Egenskaber

Mott-dielektriske stoffer omfatter forbindelser af overgangs- og sjældne jordarters metaller med delvist fyldte indre d- eller f-orbitaler, for eksempel cuprater.

Der er en række egenskaber ved Mott-isolatorer, opnået fra både eksperimentelle og teoretiske observationer, som ikke kan tilskrives antiferromagnetisk bestilling:

Spektral vægtoverførsel på Mott-skalaen Arkiveret 19. januar 2022 på Wayback Machine
Forsvinden af en enkelt-partikel Greens funktion langs en koblet overflade i momentumrum i den første Brillouin-zone Arkiveret 24. juli 2020 på Wayback Machine
To fortegnsændringer i Hall-koefficienten, når elektrondoping går fra til (hvorimod isolatorer kun har ét tegnskifte til ) $n=0$ $n=2$ $n=1$
Tilstedeværelsen af en bosonladning ved lave energier $2e$
Pseudo-gab fra halv udfyldning ( ) $n=1$ Arkiveret 24. juli 2020 på Wayback Machine

Ansøgning

For nylig er der blevet vist mere og mere interesse for Mott-isolatorer og er endnu ikke blevet fuldt ud undersøgt. Disse isolatorer kan bruges i tyndfilm magnetiske heterostrukturer og højtemperatur superledere .

Disse isolatorer kan blive ledere ved at ændre nogle parametre såsom sammensætning, tryk, temperatur, spænding og magnetfelt [1] . Effekten er kendt som en metal-til-isolator-overgang og kan bruges til at skabe små transistorer, switche og hukommelsesenheder, der kan bruges sammen med konventionelle materialer.

Noter

↑ Kohsaka, Y.; Taylor, C.; Wahl, P. et al. Hvordan Cooper-par forsvinder, når de nærmer sig Mott-isolatoren i Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8+ δ // Nature : journal. - 2008. - 28. august ( bd. 454 , nr. 7208 ). - S. 1072-1078 . - doi : 10.1038/nature07243 . - . - arXiv : 0808.3816 . — PMID 18756248 .

Mott isolator

Historie

Egenskaber

Ansøgning

Noter

Links