Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Надыкто Б.А. -> "Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1" -> 77

Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1 - Надыкто Б.А.

Надыкто Б.А., Темофеева Л.Ф. Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1 — Саров, 2003. — 304 c.
ISBN 5-9515-00-24-9
Скачать (прямая ссылка): plutoniyfundamentproblemi2003.djvu
Предыдущая << 1 .. 71 72 73 74 75 76 < 77 > 78 79 80 81 82 83 .. 222 >> Следующая


(б)

г Возбужденные состояния / Удельная теплопроводность / Проводимость

А

Оч Состояния связи /

^ Кристаллическая структура/

§2 Сжимаемость /

^ Блуждающий /

магнетизм /

Плотность состояний

ты в системе без полной симметрии решетки могут рассеивать электроны. Многие из этих несовершенностей не зависят от температуры и приводят к конечному предельному сопротивлению по мере приближения к T = 0. Следовательно, этот предел используется как мера оценки качества металлов, для которых наименьшее остаточное сопротивление означает наиболее совершенный образец металла. Мы покажем, что материалы с коррелированными электронами часто имеют аномально высокие удельные сопротивления и очень маленькие или нулевые магнитные моменты при низких температурах.

Модели электронов проводимости

Мы предположили, что электростатические силы, связывающие металл, можно рассматривать как усредненные силы между ионами и электронами проводимости и что эти силы можно смоделировать периодическим электростатическим потенциалом. С другой стороны, как только образуется металл, его электроны проводимости (~1023 на см3) могут действовать коллективно или кор-

релированным образом, вызывая так называемое квазичастичное или свободное электронное поведение (не определяемое усредненными электростатическими силами) и коллективные явления, такие как сверхпроводимость и магнетизм.

Эти два кажущиеся противоположными взгляда на электроны проводимости и их поведение в твердых телах впервые появились в научной литературе в 1937 и 1957 годах. Джон Слэ-тер (1937) предложил рассчитывать электронные состояния - энергетические зоны на рис. 2 и 3(6) - твердых тел, используя тот же самосогласованный метод, который был успешно применен для описания состояний электронов в атомах и молекулах. В этом методе электроны рассматриваются как независимые частицы и рассчитываются средние кулоновские силы, действующие на отдельный электрон. Другие электроны и все ионы в твердом теле являются источниками этих кулоновских сил, действующих на один электрон. Такой расчет, проведенный для всех электронов в единичной ячейке, приводит к распределению заряда, на основе которого электростатический потенциал, действующий на электроны, может быть получен как решение уравнение Пуассона. Используя новый электростатический потенциал, можно повторять вычисления для каждого электрона до тех пор, пока плотность заряда (распределение электронов) и потенциал кристалла (силы, действующие на электроны) не сойдутся к самосогласованным значениям. Подход Слэтера привел к появлению всех современных расчетов структур электронных зон, обычно называемых одноэлектронными методами. Методы расчета структуры одноэлектронных зон являются адаптацией известного метода Хартри - Фока, который очень хорошо показал себя для атомов и молекул. Эти методы были поставлены на более твердую основу благодаря разработке теории функционала плотности (ТФП) Уолтером Коном. За это достижение Кон стал одним из лауреатов Нобелевской премии в области химии за 1998 год.

Лев Ландау (1957 г.) имел другую точку зрения и утверждал, что коллективное движение электронов в зоне проводимости твердого тела очень сильно отличается от движения электронов

Рис. 4. Плотность состояний для свободного электронного газа

(а) Сплошная линия - плотность одночастичных состояний свободного электронного газа, представленная в зависимости от одноэлектронной энергии в. При T = 0 электроны занимают все состояния вплоть до уровня Ферми Ef Пунктирная линия показывает плотность заполненных состояний при конечной температуре Т, где квТ, средняя тепловая энергия на частицу, намного меньше энергии Ферми. Только электроны в пределах интервала квТ от уровня Ферми могут быть приведены в состояние теплового возбуждения из состояний ниже уровня Ферми (область В) в состояния выше этого уровня (область А), (б) Этот график плотности состояний подчеркивает, что все электроны в зоне проводимости участвуют в связи, тогда как только электроны с энергиями вблизи уровня энергии Ферми вносят вклад в низкоэнергетические возбуждения, такие как удельная теплоемкость и электропроводность

Number 26 2000 Los Alamos Science

97
Плутоний. Физика конденсированного вещества

Корреляции электронов в зависимости от материалов с коррелированными электронами

Корреляции электронов всегда упоминаются при обсуждениях электронных структур или возбуждений, но их физическое происхождение не всегда объяснимо. Здесь мы приведем простой аргумент в пользу необходимости учета электронных корреляций и несколько примеров таких корреляций.

Предположим, что мы имеем сосуд с электронами (без ионов), которые не взаимодействуют, и что мы можем удалить этот сосуд и включить взаимодействие. Из этой точки облако электронов будет неограниченно расширяться, потому что между электронами действует кулоновское отталкивание. Для описания движения свободных электронов никакие корреляции не требуются. Заметим, что термин “поведение свободных электронов” применительно к электронам проводимости в действительности означает, что электроны ведут себя как нейтральные частицы (не имеющие заряда), которые подчиняются статистике Ферми - Дирака, то есть они ведут себя как квазичастицы Ландау.
Предыдущая << 1 .. 71 72 73 74 75 76 < 77 > 78 79 80 81 82 83 .. 222 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed