Metal-insulator transition in perov

Metal-insulator transition in perovskite oxides:
a low-temperature perspective
Abstract
A review is presented of recent experimental results of low temperature studies
of composition driven metal-insulator transition in perovskite oxides of the ABO3
class. The evolution of physical properties like conductivity, tunnelling, density of
states and magnetoconductivity has been studied at low temperatures (T< 10 K)
because composition is varied so that the sample goes from the metallic state to the
critical region through a weakly localized region. The results show an interesting
interplay of disorder and correlation effects. Special attention has been paid to the
critical region which is marked by very low conductivity and da/dT> 0. In this
region the following important observations emerge. (1) It is possible to have a
metallic state [~r(T = 0) = a0 ¢ 0] with a0/aMott ~ 1 and dtr/dT> 0. (2) At T< 2 K
the conductivity follows a power law a -- T v, where the exponent can be related to
the finite frequency response of a zero temperature phase transition. (3) The
Coulomb interaction plays a major role and evidence from tunnelling experiments
suggests that a gap in the density of states at the Fermi level opens up continuously
as the critical region is approached from the metallic side. (4) The magnetoconductivity
is relatively smaller in the metallic and the weakly localized region (except
the hole-doped LaMnO3 and related systems) but becomes very large at the critical
region.
1. Introduction
The subject of the metal-insulator (MI) transition is a topic of considerable current
interest. It is an area of research where in the last three decades a good deal of progress
has been made both experimentally and theoretically but the main issues still remain unsolved [ 1-7] (see in particular the review in [2]). In fact the perspective of the problem
has changed over years because of more refined experiments (using different
techniques) as well as a more mature way of theoretically describing the phenomena.
In one sense the statement of the problem is very simple: how a metal (with extended
electronic states) becomes an insulator when some parameters such as pressure,
temperature or composition are changed. If we exclude the MI transition arising from
structural transitions, the phenomenon is essentially electronic.
We can make a metal an insulator in two distinct but not mutually exclusive ways.
We start with the Einstein relation
cc = e2g(e = 0)D, (1)
where a is the conductivity, g(e = 0) is the density of states at the Fermi level EF and
D is the electron diffusivity. (We have defined the energy ~ with respect to the Fermi
level so that e = E - EF.) We can approach the insulating state either by making g(e) ---) 0
and open up a gap at EF or we can have a finite density of states at EF(g(e) v~ 0) but can
make the mobility or diffusivity D --~ 0 as in an Anderson transition. It would have been
a much better situation if the real-world MI transition can be put into such distinct
categories. In reality, one finds both g(e) ~ 0 as well as D --~ 0 as the MI transition is
approached from the metallic side. This transition is called the Mott-Anderson
transition. It makes the problem difficult but fascinating and may be precisely the
challenge in the whole field.
In this particular article we shall address the issue of the MI transition in a rather
special class of solids, namely the perovskite oxides of transition metals. The oxides
that we shall focus on belong to the ABO3 class of compounds. These compounds as
a metallic charge carrier have a number of special features. They are electronic systems
with carrier density close to metallic density n( ~ 1022-1022 cm- 3) but with fairly low
diffusivity D ~ 10- ~-10-2 cmZs- 2. The low diffusivity is manifested in a relatively
high resistivity in the metallic state. Even in the metallic state the effective mass can
be as high as (5-10)m~ (mr is the electronic mass). This effective mass can diverge as
the MI transition is approached.

Kết quả (Việt) 1:

Chất cách điện kim loại chuyển tiếp trong Perovskit oxit:một quan điểm nhiệt độ thấp Tóm tắtBình luận được trình bày tại thử nghiệm kết quả của nghiên cứu nhiệt độ thấpthành phần thúc đẩy chuyển tiếp kim loại cách điện ở Perovskit oxit của ABO3lớp học. Sự tiến triển của các đặc tính vật lý như độ dẫn điện, đào hầm, mật độtiểu bang và magnetoconductivity đã được nghiên cứu ở nhiệt độ thấp (T < 10 K)vì thành phần khác nhau vì vậy mà các mẫu đi từ trạng thái kim loại để cácquan trọng khu vực thông qua một khu vực địa phương yếu. Kết quả cho thấy một thú vịhổ tương tác dụng tác dụng rối loạn và mối tương quan. Chú ý đặc biệt đã được trả tiền cho cácquan trọng các khu vực được đánh dấu bởi rất thấp tính dẫn điện và da/dT > 0. Trong nàyvùng quan sát quan trọng sau đây xuất hiện. (1) nó có thể có mộtkim bang [~ r(T = 0) = a0 ¢ 0] với a0/aMott ~ 1 và dtr/dT > 0. (2) tại T < 2 Kđộ dẫn điện theo một đạo luật quyền lực--v T, nơi số mũ có thể liên quan đếnđáp ứng tần số hữu hạn của một số không nhiệt độ giai đoạn quá trình chuyển đổi. (3)Tương tác Coulomb đóng một vai trò quan trọng và các bằng chứng từ việc đào hầm thí nghiệmgợi ý rằng một khoảng cách trong mật kỳ mức Fermi mở ra liên tụclà khu vực quan trọng tiếp cận từ bên trong bằng kim loại. (4 magnetoconductivity)tương đối nhỏ kim loại và khu vực địa phương yếu (ngoại trừliên quan đến hệ thống và lỗ-doped LaMnO3) nhưng sẽ trở thành rất lớn tại các quan trọngkhu vực. 1. giới thiệuChủ thể của quá trình chuyển đổi chất cách điện kim loại (MI) là một chủ đề hiện tại đáng kểquan tâm. Nó là một khu vực của nghiên cứu mà trong ba thập kỷ qua một tốt đối phó của tiến bộđã được thực hiện cả hai bằng thực nghiệm và lý thuyết nhưng chính vấn đề vẫn chưa được giải quyết [1-7] (xem đặc biệt xem xét lại tại [2]). Trong thực tế, quan điểm của vấn đềđã thay đổi trong năm qua vì thí nghiệm tinh tế hơn (bằng cách sử dụng khác nhaukỹ thuật) cũng như cách trưởng thành hơn về lý thuyết mô tả các hiện tượng.Trong ý nghĩa một tuyên bố về vấn đề này rất đơn giản: làm thế nào một kim loại (với mở rộngđiện tử kỳ) sẽ trở thành một chất cách điện khi một số tham số như áp lực,nhiệt độ và thành phần được thay đổi. Nếu chúng tôi loại trừ quá trình chuyển đổi MI phát sinh từquá trình chuyển đổi cơ cấu, hiện tượng này là về cơ bản điện tử.Chúng tôi có thể làm cho một kim loại một cách điện hai khác biệt nhưng cách không lẫn nhau.Chúng tôi bắt đầu với mối quan hệ của EinsteinCC = e2g(e = 0) D, (1)nơi một là độ dẫn điện, g(e = 0) là mật độ kỳ EF mức Fermi vàD là diffusivity điện tử. (Chúng tôi đã xác định năng lượng ~ đối với Fermimức độ như vậy mà e = E - EF.) Chúng tôi có thể tiếp cận nước cách điện hoặc bằng cách làm cho g(e)---) 0và mở ra một khoảng cách tại EF hoặc chúng tôi có thể có một mật độ hữu hạn kỳ tại EF(g(e) v ~ 0) nhưng có thểlàm cho tính di động hoặc diffusivity D--~ 0 như trong một quá trình chuyển đổi Anderson. Nó đã cómột nhiều tình huống tốt hơn nếu chuyển tiếp MI thực thế giới có thể được đưa vào những khác biệtthể loại. Trong thực tế, ta thấy cả hai g(e) ~ 0 cũng như D--~ 0 như chuyển tiếp MI làtiếp cận từ bên trong bằng kim loại. Chuyển đổi này được gọi là Mott-Andersonquá trình chuyển đổi. Nó làm cho các vấn đề khó khăn nhưng hấp dẫn và có thể chính xác cácthách thức trong toàn trường.Trong bài viết này cụ thể, chúng tôi sẽ địa chỉ các vấn đề của sự chuyển đổi MI trong một thay vìlớp học đặc biệt của chất rắn, cụ thể là các Perovskit oxit kim loại chuyển tiếp. Các ôxítchúng tôi sẽ tập trung trên thuộc về lớp ABO3 hợp chất. Các hợp chất nhưmột tàu sân bay phí kim loại có một số tính năng đặc biệt. Họ có hệ thống điện tửvới mật độ tàu sân bay gần kim loại mật độ n (~ 1022-1022 cm - 3), nhưng với khá thấpdiffusivity D ~ 10 - ~ -10-2 cmZs-2. Diffusivity thấp là biểu hiện trong một tương đốiđiện trở suất cao kim bang. Ngay cả trong trạng thái kim loại khối lượng hiệu quả có thểcao (5-10) m ~ (mr là khối lượng điện tử). Khối lượng hiệu dụng này có thể phân ra nhưquá trình chuyển đổi MI tiếp cận.

Kết quả (Việt) 2:

Kim loại chuyển tiếp cách điện trong oxit perovskite:
một quan điểm nhiệt độ thấp
Tóm tắt
Một đánh giá được trình bày các kết quả thử nghiệm gần đây của nghiên cứu nhiệt độ thấp
của các thành phần điều khiển quá trình chuyển đổi kim loại cách điện trong oxit perovskite ABO3 của
lớp. Sự tiến hóa của tính chất vật lý như độ dẫn điện, đường hầm, mật độ của
tiểu bang và magnetoconductivity đã được nghiên cứu ở nhiệt độ thấp (T <10 K)
vì thành phần được thay đổi để mẫu đi từ trạng thái kim loại cho
khu vực quan trọng thông qua một khu vực yếu khu trú. Các kết quả cho thấy một thú vị
lẫn nhau của các rối loạn và tương quan ảnh hưởng. Đặc biệt chú ý đã được trả cho các
khu vực quan trọng được đánh dấu bằng dẫn rất thấp và da / dT> 0. Trong
khu vực quan sát quan trọng sau đây xuất hiện. (1) Có thể có một
trạng thái kim loại [~ r (T = 0) = a0 ¢ 0] với a0 / Amott ~ 1 và DTR / dT> 0. (2) Tại T <2 K
độ dẫn sau một sức mạnh pháp luật một - T v, nơi mà các số mũ có thể được liên quan đến
đáp ứng tần số hữu hạn của một quá trình chuyển đổi nhiệt độ bằng không. (3) Các
tương tác Coulomb đóng một vai trò quan trọng và bằng chứng từ các thí nghiệm đường hầm
cho thấy một khoảng cách trong mật độ của các quốc gia ở mức Fermi mở ra liên tục
là khu vực quan trọng được tiếp cận từ phía kim loại. (4) Các magnetoconductivity
là tương đối nhỏ trong kim loại và các khu vực yếu khu trú (trừ
các LaMnO3 lỗ pha tạp và hệ thống liên quan) nhưng trở nên rất lớn vào quan trọng
trong khu vực.
1. Giới thiệu
Các chủ đề của các kim loại cách điện (MI) chuyển đổi là một chủ đề của hiện tại đáng
quan tâm. Đây là một lĩnh vực nghiên cứu mà trong ba thập kỷ qua một thỏa thuận tốt tiến bộ
đã được thực hiện cả hai thực nghiệm và lý thuyết nhưng các vấn đề chính vẫn chưa được giải quyết [1-7] (xem đặc biệt là xem xét trong [2]). Trong thực tế, quan điểm của vấn đề
đã thay đổi qua nhiều năm vì các thí nghiệm tinh tế hơn (sử dụng khác nhau
kỹ thuật) cũng như một cách trưởng thành hơn về mặt lý thuyết mô tả các hiện tượng.
Trong một ý nghĩa tuyên bố của vấn đề là rất đơn giản: làm thế nào một kim loại ( với mở rộng
quốc gia điện tử) sẽ trở thành một chất cách điện khi một số thông số như áp suất,
nhiệt độ, thành phần được thay đổi. Nếu chúng ta loại trừ sự chuyển MI phát sinh từ
quá trình chuyển đổi cơ cấu, hiện tượng này chủ yếu là điện tử.
Chúng tôi có thể làm cho một kim loại cách điện bằng hai cách khác biệt nhưng không loại trừ lẫn nhau.
Chúng tôi bắt đầu với những mối quan hệ Einstein
cc = e2g (e = 0) D, ( 1)
, nơi một là độ dẫn, g (e = 0) là mật độ của các quốc gia ở cấp EF Fermi và
D là khuyếch tán electron. (Chúng tôi đã xác định năng lượng ~ đối với Fermi với
mức độ như vậy mà e = E -. EF) Chúng tôi có thể tiếp cận các thành cách điện hoặc bằng cách làm g (e) ---) 0
và mở ra một khoảng cách tại EF hoặc chúng tôi có thể có mật độ hữu hạn các trạng thái tại EF (g (e) v ~ 0), nhưng có thể
làm cho tính di động hoặc khuyếch tán D - ~ 0 như trong một quá trình chuyển đổi Anderson. Nó đã có
một tình hình tốt hơn nhiều nếu thế giới thực MI chuyển tiếp có thể được đưa vào riêng biệt như
loại. Trong thực tế, người ta thấy cả hai g (e) ~ 0 cũng như D - ~ 0 như quá trình chuyển đổi MI là
tiếp cận từ phía kim loại. Sự chuyển đổi này được gọi là Mott-Anderson
chuyển đổi. Nó làm cho các vấn đề khó khăn nhưng hấp dẫn và có thể được chính xác những
thách thức trong toàn bộ lĩnh vực.
Trong bài viết này đặc biệt chúng tôi sẽ giải quyết vấn đề của quá trình chuyển đổi MI trong một thay
lớp học đặc biệt của các chất rắn, cụ thể là các oxit perovskite của kim loại chuyển tiếp. Các oxit
rằng chúng ta sẽ tập trung vào thuộc về lớp ABO3 của hợp chất. Các hợp chất này là
một tàu sân bay phí kim loại có một số tính năng đặc biệt. Họ là những hệ thống điện tử
với mật độ tàu sân bay gần n mật độ kim loại (~ 1022-1022 cm- 3), nhưng với khá thấp
khuyếch tán D ~ 10 ~ -10-2 cmZs- 2. khuyếch tán thấp được thể hiện trong một tương đối
trở suất cao trong các trạng thái kim loại. Ngay cả trong trạng thái kim loại khối lượng hiệu quả có thể
được cao như (5-10) m ~ (mr là khối lượng điện tử). Khối lượng hiệu này có thể phân ra như
quá trình chuyển đổi MI là tiếp cận.