Энергетический разрыв - Energy gap

В физика твердого тела, энергетический разрыв это диапазон энергий в твердый где нет электрон состояния существуют, то есть диапазон энергий, в котором плотность состояний исчезает.

Особенно в физика конденсированного состояния, энергетический зазор часто называют более абстрактным спектральный промежуток, термин, который не обязательно должен быть специфическим для электронов или твердых тел.

Ширина запрещенной зоны

Если в ленточная структура материала, это называется запрещенная зона. Физические свойства полупроводники в значительной степени определяются их шириной запрещенной зоны, но также для диэлектриков и металлов зонная структура - и, следовательно, любые возможные запрещенные зоны - определяют их электронные свойства.^[1][2]

Сверхпроводящая запрещенная зона

За сверхпроводники энергетическая щель - это область подавленной плотности состояний вокруг Энергия Ферми, с размером запрещенной зоны, значительно меньшим энергетического масштаба зонной структуры. Сверхпроводящая запрещенная зона является ключевым аспектом теоретического описания сверхпроводимости и поэтому занимает видное место в Теория BCS. Здесь размер энергетической щели указывает на выигрыш энергии для двух электронов при образовании Купер пара.^[1][2][3] Если обычный сверхпроводящий материал охлаждается из металлического состояния (при более высоких температурах) в сверхпроводящее состояние, то сверхпроводящая запрещенная зона отсутствует выше критической температуры ${displaystyle T_{c}}$, он начинает открываться при переходе в сверхпроводящее состояние при ${displaystyle T_{c}}$, и он растет при дальнейшем охлаждении. Согласно теории BCS, размер ${displaystyle Delta }$ сверхпроводящей запрещенной зоны для обычных сверхпроводников при нулевых температурных масштабах с их критической температурой ${displaystyle T_{c}}$:^[3] ${displaystyle Delta (T=0)=1.764,k_{B}T_{c}}$ (с Постоянная Больцмана ${displaystyle k_{B}}$).

Псевдощель

Если плотность состояний подавляется вблизи энергии Ферми, но не обращается в нуль полностью, то это подавление называется псевдощель. Псевдощели экспериментально наблюдаются в различных классах материалов; ярким примером являются купратные высокотемпературные сверхпроводники.^[4]

Жесткий разрыв и мягкий разрыв

Если плотность состояний исчезает в расширенном диапазоне энергий, это называется жесткой щелью. Если вместо этого плотность состояний точно исчезает только для одного значения энергии (при этом подавляется, но не исчезает для близких значений энергии), то это называется мягкой щелью. Прототипным примером мягкого зазора является Кулоновский зазор который существует в локализованных электронных состояниях с кулоновским взаимодействием.^[5]

Рекомендации

1. Нил Н. Эшкрофт; Н. Дэвид Мермин (1976). Физика твердого тела. Колледж Сондерса. ISBN  0-03-083993-9.
2. Чарльз Киттель (1996). Введение в физику твердого тела (7-е изд.). Джон Вили и сыновья. ISBN  0-471-11181-3.
3. Майкл Тинкхэм (1996). Введение в сверхпроводимость (2-е изд.). Макгроу-Хилл. ISBN  0-07-064878-6.
4. Тимуск, Том; Статт, Брайан (1999). «Псевдощель в высокотемпературных сверхпроводниках: экспериментальный обзор». Rep. Prog. Phys. 62: 61–122. arXiv:cond-mat / 9905219. Bibcode:1999об / ч ... 62 ... 61т. Дои:10.1088/0034-4885/62/1/002.
5. Эфрос, A.L .; Шкловский, Б.И. (1975). «Кулоновская щель и низкотемпературная проводимость неупорядоченных систем». J. Phys. C: Физика твердого тела. 8: L49. Bibcode:1975JPhC .... 8L..49E. Дои:10.1088/0022-3719/8/4/003.