пайерлса переход

ПАЙЕРЛСА ПЕРЕХОД - структурный фазовый переход металл - диэлектрик в квазиодномерных соединениях, при к-ром формируются периодич. в пространстве смещения ионов из их положения равновесия в металлич. фазе. Смещения сопровождаются перераспределением электронной плотности (см. Волны зарядовой плотности [1, 3]). В квазиодномерных кристаллах с цепочечной структурой атомов (или молекул) электроны проводимости свободно двигаются вдоль цепочек из-за хорошего перекрытия волновых электронных ф-ций соседних атомов о цепочке, но движение электронов между цепочками затруднено [4].
Для одной цепочки "поверхность" Ферми электронов проводимости состоит из двух точек в пространстве одномерных волновых векторов k =k_F (k_F - фермнеи-ский импульс). Эти точки совмещаются друг с другом при переносе на величину 2k_F. Поэтому смещения ионов с одномерным волновым вектором 2k_F (пайерлсовские смещения) создают диэлектрич. щель на поверхности Ферми (в точкахk_F), к-рая приводит к понижению энергий электронов вблизи щели и к понижению полной энергии электронной системы (рис. 1). Это понижение и является причиной П. п.
П. п. проявляется в подавлении проводимости и парамагн. восприимчивости электронов при охлаждении кристаллов ниже точки перехода.

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

Из-за движения электронов между цепочками, а также из-за электростатич. взаимодействия волн зарядовой плотности на разных цепочках пайерлсовские смещения ниже точки фазового перехода упорядочиваются трёхмерным образом. Поверхность Ферми в этом случае состоит из двух участков вблизи точекk_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 проводимости на цепочке. Связь вектора Q с плотностью электронов проводимости на цепочках выявляет электронную природу П. п.

Рис. 2. Поверхность Ферми в квазиодномерном металле; пунктир показывает поверхность Ферми без учёта движения электронов между цепочками; переход на вектор Q смещает правую и левую части поверхности Ферми. Ось х направлена вдоль цепочек.

Для пайерлсовского диэлектрика характерны нелинейные эффекты в зависимости электрич. тока f от приложенного электрич. поля. Для трихалькогенидов переходных металлов эти эффекты проявляются в полях Е Е_с, где Е_с - пороговое поле, мин. значение к-рого ~ 0,01 - 1 В/см. Вблизи Е_с с ростом Е величина dE/dI падает и появляется периодически осциллирующая во времени компонента электрич. тока. Интерпретация этого эффекта основана на концепции фрелихов-ской коллективной моды, специфической для состояния с волной зарядовой плотности.

Лит.: 1)Пайерлс Р., Квантовая теория твердых 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 magnetic properties of linear conducting chains, "Phys. Stat. Solidi", 1972, v. 12, p. 9.

Л. H. Будаевский.