Физика твердого тела. Полупроводники, диэлектрики, магнетики. Морозов А.И. - 42 стр.

                              41

уже отмечалось, понижает энергию занятых состояний в нижней
половине зоны на величину порядка ε1, то есть приводит к
«выигрышу» в энергии. Поскольку система в основном
состоянии обладает минимально возможной энергией, то в случае
U<<ε1 вещество будет металлом.
     Рассмотрим теперь случай U>>ε1. В этом случае повышение
энергии за счет образования “двоек” не компенсируется
выигрышем энергии за счет делокализации электронов.
Электронам выгоднее оставаться на своих первоначальных
местах, то есть локализоваться. Основное состояние в этом
случае будет диэлектрическим.
     Обращаем внимание, что вещество является диэлектриком
при нечетном числе электронов, приходящихся на одну
элементарную ячейку, что принципиально невозможно в случае
невзаимодействующих электронов.
     Меняя соотношение между U и ε1, можно при U~ε1 перейти
из диэлектрического состояния в металлическое или наоборот.
Такой переход называется фазовым переходом металл-
диэлектрик. Реально такой переход можно осуществить,
прикладывая к образцу внешнее давление. Поскольку U
описывает кулоновское отталкивание на одном и том же атоме,
то его величина слабо зависит от расстояния между атомами,
которое уменьшается с ростом давления. Параметры же tδ и ε1
пропорциональны интегралу перекрытия волновых функций на
соседних атомах и экспоненциально растут по мере уменьшения
расстояния между ними. Поэтому под давлением вещество может
перейти из диэлектрической фазы в металлическую.
     Если число электронов n на элементарную ячейку меньше
единицы (это возможно в случае введения в кристалл примесей
или в случае твердых растворов), то наряду с «единичками»
(один электрон на атом) в кристалле имеются «нули» – атомы,
точнее ионы, рассматриваемый энергетический уровень которых
пуст. Скачок электрона на такое пустое место не сопровождается
ростом кулоновской энергии (рис.4.3а). Поэтому появление таких
«нулей»-дырок способствует электропроводности, и переход