Fala gęstości wirowania

Ten artykuł dotyczy struktur spinowych stanu podstawowego. Aby zapoznać się z trybem wzbudzenia materiałów magnetycznych, zobacz fala spinowa .

Fala gęstości spinowej (SDW) i fala gęstości ładunku (CDW) to nazwy dwóch podobnych, uporządkowanych stanów niskoenergetycznych ciał stałych. Oba w anizotropowych , niskowymiarowych materiałach lub w metalach, które mają duże gęstości stanów na . Inne niskotemperaturowe stany podstawowe występujące w takich materiałach to nadprzewodnictwo , ferromagnetyzm i antyferromagnetyzm . Przejście do uporządkowanych stanów jest napędzane przez energię kondensacji, która wynosi w przybliżeniu gdzie jest wielkością luki energetycznej otwartej przez przejście.

Zasadniczo SDW i CDW obejmują rozwój nadbudowy w postaci okresowej modulacji gęstości elektronowych spinów i ładunków z charakterystyczną częstotliwością przestrzenną, która nie zmienia się zgodnie z grupą symetrii opisującą jonowy q { pozycje. Nową okresowość związaną z CDW można łatwo zaobserwować za pomocą skaningowej mikroskopii tunelowej lub dyfrakcji elektronów, podczas gdy bardziej nieuchwytne SDW są zwykle obserwowane za pomocą dyfrakcji neutronów lub podatności . Jeśli nowa okresowość jest wymiernym ułamkiem lub wielokrotnością stałej sieci , mówi się, że fala gęstości jest współmierna ; w przeciwnym razie fala gęstości jest określana jako niewspółmierna .

Szkic w k-przestrzeni przekroju (001) powierzchni Fermiego Cr. Struktura pasmowa Cr daje kieszeń elektronową (zieloną) wyśrodkowaną w Gamma i kieszeń dziurową (niebieską) wyśrodkowaną w H. Otaczający czarny kwadrat wskazuje granicę pierwszej strefy Brillouina .

Niektóre ciała stałe o wysokiej , ze względu na istnienie zagnieżdżonych wektorów na powierzchniach materiałów . Koncepcja wektora zagnieżdżonego jest zilustrowana na rysunku dla słynnego przypadku chromu , który przechodzi ze stanu paramagnetycznego do stanu SDW w temperaturze Néela 311 K. Cr jest skupionym na ciele sześciennym w i kieszeniami dziur w H. Te duże równoległe regiony można rozciągnąć za pomocą zagnieżdżonego wektora pokazanego na czerwono. Okresowość wynikowej fali gęstości spinowej w przestrzeni rzeczywistej jest określona przez . Powstanie SDW o odpowiedniej częstotliwości przestrzennej powoduje otwarcie luki energetycznej, która obniża energię układu. Istnienie SDW w Cr zostało po raz pierwszy wysunięte w 1960 roku przez Alberta Overhausera z Purdue . Teorię CDW po raz pierwszy przedstawił Rudolf Peierls z Uniwersytetu Oksfordzkiego , który próbował wyjaśnić nadprzewodnictwo.

Wiele niskowymiarowych brył ma anizotropowe powierzchnie Fermiego, które mają wyraźne wektory zagnieżdżenia. Dobrze znane przykłady obejmują materiały warstwowe, takie jak NbSe 3 , TaSe 2 i K 0,3 MoO 3 ( faza Chevrela ) oraz przewodniki organiczne quasi-1D, takie jak TMTSF lub TTF-TCNQ. CDW są również powszechne na powierzchni ciał stałych, gdzie są częściej nazywane rekonstrukcjami powierzchni lub nawet dimeryzacji. Powierzchnie tak często obsługują CDW, ponieważ można je opisać za pomocą dwuwymiarowych powierzchni Fermiego, takich jak materiały warstwowe. Wykazano, że łańcuchy Au i In na podłożach półprzewodnikowych wykazują CDW. Niedawno wykazano eksperymentalnie, że jednoatomowe łańcuchy Co na metalicznym podłożu wykazują niestabilność CDW i przypisywano je korelacjom ferromagnetycznym.

Najbardziej intrygującą właściwością fal gęstości jest ich dynamika. W odpowiednim polu elektrycznym lub magnetycznym fala gęstości „przesunie się” w kierunku wskazanym przez pole pod wpływem siły elektrostatycznej lub magnetostatycznej. Zwykle przesuwanie nie rozpocznie się, dopóki nie zostanie przekroczone pole progowe „depinning”, w którym fala może uciec ze studni potencjału spowodowanej defektem. Histeretyczny ruch fal gęstości nie różni się zatem od ruchu dyslokacji lub domen magnetycznych . Krzywa prądowo-napięciowa ciała stałego CDW wykazuje zatem bardzo wysoką rezystancję elektryczną aż do napięcia depinningowego, powyżej którego wykazuje zachowanie prawie omowe . Pod napięciem depinującym (zależnym od czystości materiału) kryształ jest izolatorem .

Zobacz też

  1. ^   Grüner, G. (1 września 1988). „Dynamika fal o gęstości ładunku”. Recenzje współczesnej fizyki . Amerykańskie Towarzystwo Fizyczne (APS). 60 (4): 1129–1181. Bibcode : 1988RvMP...60.1129G . doi : 10.1103/revmodphys.60.1129 . ISSN 0034-6861 .
  2. Bibliografia   _ Zuppiroli, L.; Molinié, P.; Bourgoin, JC (15 maja 1981). „Fale gęstości ładunku i lokalizacja w napromieniowanym elektronami 1T-TaS 2 ”. Przegląd fizyczny B. Amerykańskie Towarzystwo Fizyczne (APS). 23 (10): 5030–5037. Bibcode : 1981PhRvB..23.5030M . doi : 10.1103/physrevb.23.5030 . ISSN 0163-1829 .
  3. ^    Pouget, JP; Hennion, B.; Escribe-Filippini, C.; Sato, M. (1 marca 1991). „Badania rozpraszania neutronów anomalii Kohna oraz fazowych i amplitudowych wzbudzeń fali gęstości ładunku niebieskiego brązu K 0,3 MoO 3 ”. Przegląd fizyczny B. Amerykańskie Towarzystwo Fizyczne (APS). 43 (10): 8421–8430. Bibcode : 1991PhRvB..43.8421P . doi : 10.1103/physrevb.43.8421 . ISSN 0163-1829 . PMID 9996473 .
  4. Bibliografia   _ Sham, LJ (3 września 1973). „Przewodnictwo, nadprzewodnictwo i niestabilność Peierlsa”. Fizyczne listy przeglądowe . Amerykańskie Towarzystwo Fizyczne (APS). 31 (10): 631–634. Bibcode : 1973PhRvL..31..631P . doi : 10.1103/physrevlett.31.631 . ISSN 0031-9007 .
  5. Bibliografia _ Weitering, HH (2010). „Niestabilności elektroniczne w samoorganizujących się drutach atomowych” . Wielebny Mod. fizyka . 82 (1): 307–329. Bibcode : 2010RvMP...82..307S . doi : 10.1103/RevModPhys.82.307 .
  6. Bibliografia   _ i in. (2013). „Eksperymentalna obserwacja dimeryzacji wywołanej wymianą spinów jednowymiarowego układu atomowego”. fizyka ks. B. 87 (16): 161406(R). ar Xiv : 1208.0612 . Bibcode : 2013PhRvB..87p1406Z . doi : 10.1103/PhysRevB.87.161406 . S2CID 118474115 .

Ogólne odniesienia

  1. Artykuł pedagogiczny na ten temat: „Charge and Spin Density Waves”, Stuart Brown i George Gruner, Scientific American 270, 50 (1994).
  2. Autorytatywna praca nad Cr:   Fawcett, Eric (1988-01-01). „Antyferromagnetyzm fali o gęstości spinowej w chromie”. Recenzje współczesnej fizyki . Amerykańskie Towarzystwo Fizyczne (APS). 60 (1): 209–283. Bibcode : 1988RvMP...60..209F . doi : 10.1103/revmodphys.60.209 . ISSN 0034-6861 .
  3.   O powierzchniach i zagnieżdżaniu Fermiego: struktura elektroniczna i właściwości ciał stałych, Walter A. Harrison, ISBN 0-486-66021-4 .
  4. Obserwacja CDW przez ARPES :    Borisenko, SV; Kordiuk, AA; Jaresko, AN; Zabołotnyj, VB; Inosow DS; i in. (2008-05-13). „Fale pseudoprzepaści i gęstości ładunku w dwóch wymiarach” . Fizyczne listy przeglądowe . 100 (19): 196402. arXiv : 0704.1544 . Bibcode : 2008PhRvL.100s6402B . doi : 10.1103/physrevlett.100.196402 . ISSN 0031-9007 . PMID 18518466 .   S2CID 5532038 .
  5. Niestabilność Peierlsa.
  6. Obszerny przegląd eksperymentów z 2013 roku autorstwa Pierre'a Monceau.    Monceau, Pierre (2012). „Kryształy elektroniczne: przegląd eksperymentalny”. Postępy w fizyce . Informa UK Limited. 61 (4): 325–581. ar Xiv : 1307.0929 . Bibcode : 2012AdPhy..61..325M . doi : 10.1080/00018732.2012.719674 . ISSN 0001-8732 . S2CID 119271518 .
Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Spin_density_wave&oldid=1097490760 ”