Izolátory pro přenos poplatků - Charge-transfer insulators - Wikipedia

Porovnání struktury izolačního pásma Chart-Transfer vs Mott-Hubbard. Příklad: Cuprate vs Nickelate.

Izolátory pro přenos poplatků jsou třídou materiálů, o nichž se předpokládá, že budou vodiče po konvenčních teorie pásma, ale které jsou ve skutečnosti izolátory kvůli procesu přenosu poplatků. Na rozdíl od Mott izolátory, kde izolační vlastnosti vznikají z elektronů poskakujících mezi jednotkovými buňkami, elektrony v izolátorech přenosu náboje se pohybují mezi atomy v jednotkové buňce. V případě Mott – Hubbard je pro elektrony jednodušší přenos mezi dvěma sousedními kovovými místy (interakce Coulomb na místě U), zde máme buzení, které by bylo Coulombova energie U s

${ displaystyle d ^ {n} d ^ {n} rightarrow d ^ {n-1} d ^ {n + 1}, quad Delta E = U = U_ {dd}}$.

V případě přenosu náboje dochází k excitaci z aniontu p kyslíku) na kov d úroveň s energií přenosu náboje Δ:

${ displaystyle d ^ {n} p ^ {6} rightarrow d ^ {n + 1} p ^ {5}, quad Delta E = Delta _ {CT}}$.

U je určen odpudivými / výměnnými účinky mezi kationtovými valenčními elektrony. Δ je naladěn chemií mezi kationtem a aniontem. Jedním důležitým rozdílem je tvorba kyslíku p-otvor, což odpovídá změně z „normálního“ ${ displaystyle { ce {O ^ 2-}}}$ k iontové ${ displaystyle { ce {O-}}}$ Stát.^[1] V tomto případě je díra ligandu často označována jako ${ textstyle { podtržení {L}}}$.

Rozdíl mezi izolátory Mott-Hubbard a Charge-transfer lze provést pomocí schématu ZSA.^[2]

Výměnná interakce

Obdobně jako u Mottových izolátorů musíme uvažovat superexchange také v izolátorech přenosu poplatků. Jeden příspěvek je podobný případu Mott: The hopping of a d-elektron první přechodový kov na jiný web a poté stejným způsobem zpět. Tento proces lze zapsat jako

${ displaystyle d_ {i} ^ {n} p ^ {6} d_ {j} ^ {n} rightarrow d_ {i} ^ {n} p ^ {5} d_ {j} ^ {n + 1} rightarrow d_ {i} ^ {n-1} p ^ {6} d_ {j} ^ {n + 1} rightarrow d_ {i} ^ {n} p ^ {5} d_ {j} ^ {n + 1 } rightarrow d_ {i} ^ {n} p ^ {6} d_ {j} ^ {n}}$.

Výsledkem bude a antiferomagnetický výměna (za nedgenerativní d úrovně) s směnnou konstantou ${ displaystyle J = J_ {dd}}$.

${ displaystyle J_ {dd} = { frac {2t_ {dd} ^ {2}} {U_ {dd}}} = { cfrac {2t_ {pd} ^ {4}} { Delta _ {CT} ^ {2} U_ {dd}}}}$

V případě izolátoru přenosu náboje

${ displaystyle d_ {i} ^ {n} p ^ {6} d_ {j} ^ {n} rightarrow d_ {i} ^ {n} p ^ {5} d_ {j} ^ {n + 1} rightarrow d_ {i} ^ {n + 1} p ^ {4} d_ {j} ^ {n + 1} rightarrow d_ {i} ^ {n + 1} p ^ {5} d_ {j} ^ {n } rightarrow d_ {i} ^ {n} p ^ {6} d_ {j} ^ {n}}$

Tento proces také poskytuje antiferomagnetickou výměnu ${ displaystyle J_ {pd}}$.

${ displaystyle J_ {pd} = { cfrac {4t_ {pd} ^ {4}} { Delta _ {CT} ^ {2} cdot left (2 Delta _ {CT} + U_ {pp} že jo)}}}$

Rozdíl mezi těmito dvěma možnostmi je přechodný stav, který má jeden otvor pro ligand pro první výměnu (${ displaystyle p ^ {6} rightarrow p ^ {5}}$) a dva pro druhé (${ displaystyle p ^ {6} rightarrow p ^ {4}}$) jeden.

Celková energie výměny je součtem obou příspěvků:

${ displaystyle J_ {total} = { cfrac {2t_ {pd} ^ {4}} { Delta _ {CT} ^ {2}}} cdot left ({ cfrac {1} {U_ {dd} }} + { cfrac {1} { Delta _ {CT} + { tfrac {1} {2}} U_ {pp}}} vpravo)}$.

Závisí na poměru ${ displaystyle U_ {dd} { text {und}} vlevo ( Delta _ {CT} + { tfrac {1} {2}} U_ {pp} vpravo)}$ procesu dominuje jeden z termínů, a výsledný stav je tedy buď Mott-Hubbard, nebo izolace přenosu náboje.^[1]

Reference

Tento fyzika kondenzovaných látek související článek je a pahýl. Wikipedii můžete pomoci pomocí rozšiřovat to.