Приглашаем посетить сайт

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
ПАЙЕРЛСА ПЕРЕХОД

ПАЙЕРЛСА ПЕРЕХОД

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 (см. Волны зарядовой плотности[1, 3]). В квазиодномерныхкристаллах с цепочечной структурой атомов (или молекул) электроны проводимостисвободно двигаются вдоль цепочек из-за хорошего перекрытия волновых электронныхф-ций соседних атомов о цепочке, но движение электронов между цепочкамизатруднено [4].

Для одной цепочки "поверхность" Фермиэлектронов проводимости состоит из двух точек в пространстве одномерныхволновых векторов k =k_F(k_F - фермнеи-ский импульс). Эти точки совмещаются другс другом при переносе на величину 2k_F. Поэтому смещенияионов с одномерным волновым вектором 2k_F (пайерлсовскиесмещения) создают диэлектрич. щель на поверхности Ферми (в точках k_F),к-рая приводит к понижению энергий электронов вблизи щели и к понижениюполной энергии электронной системы (рис. 1). Это понижение и является причинойП. п.

П. п. проявляется в подавлении проводимостии парамагн. восприимчивости электронов при охлаждении кристаллов ниже точкиперехода.

Рис. 1. Энергетический спектр электроновв пайерлсовском диэлектрике (сплошные линии) и в металлической фазе (пунктир).

Из-за движения электронов между цепочками, <а также из-за электростатич. взаимодействия волн зарядовой плотности наразных цепочках пайерлсовские смещения ниже точки фазового перехода упорядочиваютсятрёхмерным образом. Поверхность Ферми в этом случае состоит из двух участковвблизи точек k_F.Эти участки совмещаются при параллельном переносе на трёхмерный вектор Q, компонента к-рого вдоль цепочек равна 2k_F (рис. 2),Наиб. часто волны зарядовой плотности соседних цепочек находятся в противофазе. <Однако компонента вектора О вдоль цепочек всегда близка к 2k_F,причём величина 2k_F пропорц. плотности электронов проводимостина цепочке. Связь вектора Q с плотностью электронов проводимостина цепочках выявляет электронную природу П. п.

Рис. 2. Поверхность Ферми в квазиодномерномметалле; пунктир показывает поверхность Ферми без учёта движения электроновмежду цепочками; переход на вектор Q смещает правую и левую частиповерхности Ферми. Ось х направлена вдоль цепочек.

Для пайерлсовского диэлектрика характернынелинейные эффекты в зависимости электрич. тока f от приложенногоэлектрич. поля. Для трихалькогенидов переходных металлов эти эффекты проявляютсяв полях Е Е _с, где Е _с - пороговое поле, мин. значениек-рого ~ 0,01 - 1 В/см. Вблизи Е _с с ростом Е величина dE/dI падает и появляется периодически осциллирующая во времени компонентаэлектрич. тока. Интерпретация этого эффекта основана на концепции фрелихов-скойколлективной моды, специфической для состояния с волной зарядовой плотности.

Лит.:1)Пайерлс Р., Квантовая теориятвердых тел, пер. с англ., М., 1956, гл. 5, § 3; 2) Булаевский Л. Н., Структурный(пайерлсовский) переход в квазиодномерных кристаллах, "УФН", 1975, т. 115,с. 263; 3) Jerome D., Schulz H. J., Organic conductors and superconductors,"Adv. Phys.", 1982, v. 31, p. 299; 4) Sсhegо1ev I. F., Electrical and magneticproperties of linear conducting chains, "Phys. Stat. Solidi", 1972, v.12, p. 9.

Л. H. Будаевский.