En estado sólido física , Kondo aisladores (también referido como Kondo semiconductores y fermiones pesados semiconductores ) se entienden como materiales con electrones fuertemente correlacionados, que se abren hasta un estrecho intervalo de banda (en el orden de 10 meV) a bajas temperaturas con el potencial químico que se encuentra en el espacio, mientras que en los materiales de fermiones pesados, el potencial químico se encuentra en la banda de conducción . La banda prohibida se abre a bajas temperaturas debido a la hibridación de electrones localizados (principalmente electrones f) con electrones de conducción, un efecto de correlación conocido como efecto Kondo.. Como consecuencia, se observa una transición del comportamiento metálico al comportamiento aislante en las mediciones de resistividad. La banda prohibida puede ser directa o indirecta . Los aisladores de Kondo más estudiados son FeSi, Ce 3 Bi 4 Pt 3 , SmB 6 , YbB 12 y CeNiSn.
Panorama historico
En 1969, Menth et al. no encontró ningún orden magnético en SmB 6 hasta 0.35 K y un cambio de comportamiento metálico a aislante en la medición de resistividad con temperatura decreciente. Interpretaron este fenómeno como un cambio de la configuración electrónica de Sm. [1]
Gabriel Aeppli y Zachary Fisk encontraron una manera descriptiva de explicar las propiedades físicas de Ce 3 Bi 4 Pt 3 y CeNiSn en 1992. Llamaron a los materiales aislantes de Kondo, mostrando un comportamiento de celosía de Kondo cerca de la temperatura ambiente, pero volviéndose semiconductores con brechas de energía muy pequeñas ( unos pocos Kelvin a unas pocas decenas de Kelvin) al disminuir la temperatura. [2]
Propiedades de transporte
A altas temperaturas, los electrones f localizados forman momentos magnéticos locales independientes. Según el efecto Kondo, la resistividad de cd de los aisladores Kondo muestra una dependencia logarítmica de la temperatura. A bajas temperaturas, los momentos magnéticos locales son filtrados por el mar de electrones de conducción, formando una llamada resonancia de Kondo. La interacción de la banda de conducción con los orbitales f da como resultado una hibridación y una brecha de energía.. Si el potencial químico se encuentra en el espacio de hibridación, se puede observar un comportamiento aislante en la resistividad de cd a bajas temperaturas.
En los últimos tiempos, los experimentos de espectroscopia de fotoemisión resuelta en ángulo proporcionaron imágenes directas de la estructura de bandas, la hibridación y la topología de banda plana en aisladores Kondo y compuestos relacionados. [3]
Referencias
- ^ Menth, A .; Buehler, E .; Geballe, TH (17 de febrero de 1969). "Propiedades magnéticas y semiconductoras de SmB 6 ". Cartas de revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 22 (7): 295-297. Código Bibliográfico : 1969PhRvL..22..295M . doi : 10.1103 / physrevlett.22.295 . ISSN 0031-9007 .
- ↑ Kondo Insulators , G. Aeppli, Z. Fisk, 1992, Comentarios Cond. Estera. Phys. 16, 155-170
- ^ Hasan, M. Zahid; Xu, Su-Yang; Neupane, Madhab (2015), "Aisladores topológicos, semimetales de Dirac topológicos, aislantes cristalinos topológicos y aislantes de Kondo topológicos", Aisladores topológicos , John Wiley & Sons, Ltd, págs. 55–100, doi : 10.1002 / 9783527681594.ch4 , ISBN 978-3-527-68159-4
- Coleman, P. (2006). "Fermiones pesados: electrones en el borde del magnetismo". arXiv : cond-mat / 0612006 . Código bibliográfico : 2006cond.mat.12006C . Cite journal requiere
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( ayuda ) - Riseborough, Peter S. (2000). "Semiconductores de fermiones pesados". Avances en Física . Informa UK Limited. 49 (3): 257–320. Código Bibliográfico : 2000AdPhy..49..257R . doi : 10.1080 / 000187300243345 . ISSN 0001-8732 . S2CID 119991477 .