ПЕРЕХОД МЕТАЛЛ - ДИЭЛЕКТРИК

ПЕРЕХОД МЕТАЛЛ - ДИЭЛЕКТРИК
ПЕРЕХОД МЕТАЛЛ - ДИЭЛЕКТРИК

- фазовыйпереход, сопровождающийся изменением величины и характера электропроводностипри изменении темп-ры Т, давления р, магн. поля Н илисостава вещества. П. м. - д. наблюдаются в ряде твёрдых тел, иногда в жидкостяхи газах (плотных парах металлов). Проводимость 15044-105.jpgпри П. м. - д. может меняться сильно (в 107 раз в V2O3,в 1010 раз в нестехиометричном ЕuО). П. м. - д. легко идентифицируется, <если он является фазовым переходом первого рода. В случае перехода2-го рода классификация его как П. м. - д. часто затруднительна и условна, <т. к. при 15044-106.jpgпроводимость 15044-107.jpgпо обе стороны перехода и в самой точке перехода непрерывна. Строгое жеразделение веществ на металлы и диэлектрики (полупроводники )можнодать только при Т =0К: у металлов при Т =15044-108.jpgу диэлектриков 15044-109.jpgС ростом Т в металлах обычно сопротивление растёт, а в диэлектрикахи полупроводниках падает.
В стандартной зонной схеме твёрдых телв диэлектриках и полупроводниках заполненные зоны отделены от пустых запрещённойзоной (энерге-тич. щель)15044-110.jpgа в металлах есть зоны, заполненные частично, и электроны могут двигатьсяпо этим зонам в слабом электрич. поле ( см. Зонная теория). Структуразон в одноэлектронном приближении связана с симметрией кристаллич. решётки. <П. м. - д. может быть связан с изменением решётки, т. е. со структурнымфазовым переходом. Такова природа П. м. - д. во мн. квазиодномерныхсоединениях и квазидвумерных соединениях (слоистых). В этомслучае переход наз. Пайерлса переходом или переходом с образованием волнызарядовой плотности. С изменением симметрии решётки связаны П. м. -д. и в др. веществах, напр. переход белого олова в серое ("оловянная чума").С изменением ближнего порядка связаны П. м. - д., происходящие при плавлениимн. полупроводников (см. Дальний и ближний порядок). Так, в Ge иSi, имеющих в твёрдой фазе решётку типа алмаза, при плавлении меняетсяближний порядок и они становятся жидкими металлами.
Уширением разрешённых зон и исчезновениемэнер-гетич. щели, обусловленными изменением симметрии решётки, обычно объясняюти металлизацию мн. диэлектриков и полупроводников при высоких давлениях. <Возможно, этим определяется наличие металлич. ядра в недрах Земли.
Во мн. веществах наличие диэлектрич. осн. <состояния (при Т -0 К) и П. м. - д. не объясняются одноэлектроннойзонной схемой и связаны с межэлектронным взаимодействием. Напр., во мн. <соединениях переходных и редкоземельных металлов ( лантаноидов )электронывнутренних, частично заполненных d- или f -оболочек оказываютсялокализованными в ионном остове, и перенос их на соседние ионы, требующийсядля появления металлич. проводимости, невозможен вследствие большого проигрышав энергии межэлектронного взаимодействия (перенесённый "лишний" электронсильно отталкивается от уже имеющегося на ионе "своего" локализов. электрона).Вещества, являющиеся диэлектриками по этой причине, наз. моттовскимидиэлектриками (или диэлектриками Мотта - Хаббарда). К ним относятся, <напр., оксиды переходных металлов типа NiO, СоО и т. д. П. м. - д. в подобныхсистемах может быть связан с исчезновением мотт - хаббардовской щели, напр. <при изменении давления или темп-ры. Видимо, такова в осн. природа П. м.- д. в V2O3 и в сходных соединениях, хотя определ. <вклад в переход здесь может давать и взаимодействие электронов с решёткой. <В общем случае выделение осн. причины П. м. - д. часто затруднительно, <т. к., по-видимому, в переход дают вклад разные механизмы. Если П. м. -д. имеет характер моттовского, то он обычно тесно связан с изменением магн. <свойств вещества, т. к. локализов. электроны обладают локализов. магн. <моментом. Поэтому вещества в фазе моттовского диэлектрика обычно имеютмагн. упорядочение (как правило, антиферромагнитное).
В неупорядоченных системах (неупорядоченныесплавы, сильнолегиров. полупроводники, аморфные вещества) состояние электрона, <движущегося в случайном (хаотич.) потенциале, может оказаться локализованнымв пространстве, несмотря на то, что его энергетич. спектр непрерывен ( андерсоновскаялокализация). Соответственно подвижность электрона обращается в нуль, <и вещество может оказаться диэлектриком. В этих случаях П. м. - д. (илиобратный переход) может быть вызван изменением степени неупорядоченностисистемы или изменением концентрации электронов( химического потенциала), если уровень Ферми пересечёт т. н. порог подвижности и выйдет в областьделокализов. состояний.
Явление П. м. - д. используется на практике(термисторы и резисторы, устройства для записи и хранения информации ит. д.).

Лит.: Мотт Н. Ф., Переходы металл- изолятор, пер. с англ., М., 1979; Бугаев А. А., Захарченя Б. П., ЧудновскийФ. А., Фазовый переход металл - полупроводник и его применение, Л., 1979.

Д. И. Хомский.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Игры ⚽ Поможем сделать НИР

Полезное


Смотреть что такое "ПЕРЕХОД МЕТАЛЛ - ДИЭЛЕКТРИК" в других словарях:

  • Переход металл-диэлектрик — Переходы металл диэлектрик относятся к изменению транспортных свойств данного материала. Грубо говоря, материалы могут быть классифицированы как металлы, материалы с хорошей проводимостью, и как диэлектрики, где проводимость зарядов подавлена. В… …   Википедия

  • ЭЛЕКТРОННЫЙ ТОПОЛОГИЧЕСКИЙ ПЕРЕХОД — (фазовый переход 21/2. рода, переход И. M. Лифшица) изменение топологии (связности) фермы поверхности металла в результате внеш. воздействия. Явления, обусловленные Э. т. п., наблюдаются в металлах при низкой темп ре. Нек рые изоэнергетич.… …   Физическая энциклопедия

  • Переход Андерсона — Локализация электронных состояний В твёрдом теле при сильном легировании вместо отдельных энергетических уровней электронов обычно возникает примесная зона конечной ширины. Но при слабом легировании эта зона не обладает самым важным свойством… …   Википедия

  • ПАЙЕРЛСА ПЕРЕХОД — структурный фазовыйпереход металл диэлектрик в квазиодномерных соединениях, при к ромформируются периодич. в пространстве смещения ионов из их положения равновесияв металлич. фазе. Смещения сопровождаются перераспределением электроннойплотности… …   Физическая энциклопедия

  • ФАЗОВЫЙ ПЕРЕХОД ДИЭЛЕКТРИК — МЕТАЛЛ — наблюдается в ряде тв., жидких и газообразных тел при изменении темп ры, давления или состава; проявляется в изменении электропроводности s и её температурной зависимости, оптич. и др. свойств. При Ф. п. д. м. s может изменяться как непрерывно,… …   Физическая энциклопедия

  • ЭКСИТОННЫЙ ДИЭЛЕКТРИК — полупроводниковое состояние, обусловленное существованием когерентного спаривания электрон дырка (см. Экситон). Существует критич. темп pa, выше к рой это когерентное состояние исчезает посредством фазового перехода. При этом исходная система… …   Физическая энциклопедия

  • МОТТОВСКИЕ ДИЭЛЕКТРИКИ — (диэлектрики Мот та Хаббарда) кристаллы с диэлектрич. свойствами, происхождение к рых связано не с влиянием пе риодич. поля кристаллич. решётки (как в обычных диэлектриках или полупроводниках типа Ge и Si), а с сильным межэлектронным… …   Физическая энциклопедия

  • ПОЛУМЕТАЛЛЫ — вещества, занимающие по электрич. свойствам промежуточное положение между металлами и полупроводниками. Для П. характерно слабое перекрытие валентной зоны и зоны проводимости (см. ЗОННАЯ ТЕОРИЯ), что приводит, с одной стороны, к тому, что П.… …   Физическая энциклопедия

  • ХАББАРДА МОДЕЛЬ — одна из фундам. моделей для описания систем сильно взаимодействующих электронов в кристалле. Модель была предложена в 1963 65 Дж. Хаббардом [1 ] и получила широкое развитие в последующие годы. X. м. является осн. моделью для описания зонного… …   Физическая энциклопедия

  • ПОЛУПРОВОДНИКИ — широкий класс в в, характеризующийся значениями уд. электропроводности s, промежуточными между уд. электропроводностью металлов s=106 104 Ом 1 см 1 и хороших диэлектриков s=10 10 10 12 Ом 1см 1 (электропроводность указана при комнатной темп ре).… …   Физическая энциклопедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»