충전 주문

충전 주문(CO)은 전환 금속 산화물이나 유기 도체와 같이 대부분 강하게 상관된 물질에서 발생하는 (1차 또는 2차) 단계 전환이다.전자의 상호작용이 강하기 때문에 전하가 서로 다른 부위에서 국부화되어 불균형과 순서가 있는 슈퍼래티스로 이어진다.세로줄무늬부터 가로줄무늬, 체커보드 같은 무늬까지 다양한 패턴으로 나타나며, 2차원 케이스에 국한되지 않는다.충전 순서 전환은 대칭 파손을 동반하며, 강전성으로 이어질 수 있다.초전도성과 거대한 자기저항성에 가까운 곳에서 발견되는 경우가 많다.

충전 순서 패턴

이 장거리 주문 현상은 1939년 베르웨이에 의해 자석(FeO₃₄)에서 처음 발견되었다.^[3]^[4]그는 T_CO=120K에서 전기 저항성이 두 자릿수 증가하여 현재 베르웨이 전환으로 잘 알려진 위상 전환을 시사했다.그는 이런 맥락에서 가장 먼저 주문 과정의 아이디어를 제안한 사람이었다.마그네사이트의 전하 주문 구조는 2011년 폴 애트필드(Paul Attfield)가 이끄는 그룹이 네이처(Nature)^[5]에 발표한 결과를 바탕으로 해결했다.충전 순서와 관련된 주기적인 격자 왜곡은 나중에 망간나이트 격자에서 위상학적 장애가 있는 줄무늬 도메인을 표시하도록 지도화되었다.^[6]

이론적 설명

확장된 1차원 허바드 모델은 현장 및 가장 가까운 이웃인 쿨롱 Refusion U와 V와의 충전 주문 전환에 대한 좋은 설명을 제공한다.V는 중요한 매개 변수로서 충전 주문 상태 개발에 중요한 것으로 나타났다.추가 모델 계산에서는 온도와 체인 간 상호작용을 고려한다.^[7]현장 간 및 현장 상호 작용 V와 U를 포함한 단일 체인에 대한 확장 Hubbard 모델과 (TMTTF)₂X 화합물에서 일반적으로 볼 수 있는 작은 조광화를 위한 $\delta _{d}$ 매개변수 $\delta _{d}$ ${\$ 스타일 $\delta _{d}$ 가 다음과 같이 제시된다.

${\displaystyle H=-t\sum _{i}\sum _{\sigma }\왼쪽(\1+\왼쪽)(-1\오른쪽)^{i}\reason _{d}\right]c_{i,\imma }^{\c_{i+1,\imma }+h.c\right)++++++++++++++++++++++++++++++++++++U\sum _{i}n_{i,\uparrow }n_{i,\downarrow }+V\sum _{i}n_{i},n_{i+1}:{i+1}:{n_{i+1}.$

where t describes the transfer integral or the kinetic energy of the electron and $c_{i,\sigma }^{\dagger }$ and $c_{i+1,\sigma }$ are the creation and annihilation operator, respectively, for an electron with the spin ${\displaystyle \sigma =\uparrow ,\downa$ $사이트$ i{\ $displaystyle i$ } $i+1$ i + $i+1$ {\ $displaystyle i+1$ }에서 $\sigma =\uparrow ,\downarrow$ $i+1$ $row }.$ $n_{i,\downarrow ,\uparrow }$ $n_{i,\downarrow ,\uparrow }$ , $n_{i,\downarrow ,\uparrow }$ , $n_{i,\downarrow ,\uparrow }$ ${\$ 은 $n_{i,\downarrow ,\uparrow }$ 밀도 연산자를 나타낸다.비습기화 시스템의 $\delta _{d}$ $\delta _{d}$ {\ $디스플레이스타일 \delta_{d}$ 를 0으로 설정할 수 $\delta _{d}$ 있음 보통은 현장 쿨롱 반발 U만 변경되지 않고 V는 압력에 따라 달라질 수 있다.

예

유기 도체

유기 도체는 기증자와 수용자 분자가 분리된 평면 시트 또는 기둥을 만드는 것으로 구성된다.이온화 에너지 수용기의 에너지 차이와 기증자의 전자 친화력은 전하 전달을 유도하고 결과적으로 숫자가 보통 고정된 자유 운반체로 이어진다.분자 궤도의 중첩으로 인해 반송파가 결정 전체에 걸쳐 소산된다. 이는 높은 비등방성 전도성에 대해서도 타당하다.그것이 다른 차원 유기 도체들 사이에 구별될 수 있는 이유다.예를 들어, 충전 순서, 스핀-펄스, 스핀-밀도 파동, 반자성 상태, 초전도성, 전하 밀도 파동 등 매우 다양한 지상 상태를 가지고 있다.^[8]^[9]

준1차원 유기도체

1차원 도체의 모델 시스템은 베흐가드-파브레 솔트 계열, (TMTTF)₂X 및 (TMTSF)₂X이며, 후자에서는 한 개의 유황이 셀레늄으로 대체되어 넓은 온도 범위에서 더 금속적인 행동을 일으키며 전하 주문이 없다.X에 따른 TMTTF 화합물은 상온에서 반도체의 전도도를 나타내며 (TMTSF)₂X보다 1차원일 것으로 예상된다.^[10]TMTTF 서브 패밀리의 전환 온도_CO T는 중심대칭 음이온 X = Br, PF₆, AsF₆, SbF₆ 및 비대칭 음이온 X=BF₄ 및 ReO에₄ 대해 두 가지 순서에 걸쳐 등록되었다.^[11]80년대 중반, 새로운 "구조 없는 전환"이 Coulon 등이 운송과 열전원 측정을 수행하면서 발견되었다.^[12]그들은 X선 측정 결과 결정 대칭의 변화나 상부 구조의 형성에 대한 증거가 없는 동안 T에서_CO 저항력과 열전원의 급상승이 관찰되었다.이 변화는 나중에^[13] C-NMR과 유전체 측정에 의해 확인되었다.

압력하에서 다른 측정은 압력을 증가시킴으로써 전환 온도 T의_CO 감소를 나타낸다.그 계열의 위상도에 따르면, TMTTF 화합물에 가해지는 압력 증가는 충전 순서 상태가 없는 TMTSF 화합물에 대해 찾을 수 있듯이 반도체 상태(실온에서)에서 더 높은 치수 및 금속 상태로의 변화로 이해할 수 있다.

애니온 X	T_CO(K)
(TMTTF)₂Br	28
(TMTTF)₂PF₆	70
(TMTTF)₂AsF₆	100.6
(TMTTF)₂SbF₆	154
(TMTTF)₂BF₄	83
(TMTTF)₂ReO₄	227.5
(DI-DCNQI)₂Ag	220
TTM-TTPI₃	120

준2차원 유기도체

치수 교차점은 압력을 가함으로써 유도될 수 있을 뿐만 아니라 기증 분자를 다른 분자로 대체하는 것이다.역사적 관점에서 보면, 유기 초전도체를 높은_C T로 합성하는 것이 주된 목적이었다.그 목표에 도달하기 위한 열쇠는 궤도 중첩을 2차원으로 늘리는 것이었다.BEDT-TTF와 그것의 거대한 π 전자 시스템으로, 위상 다이어그램과 결정 구조 배열도 또한 매우 다양한 것을 보여주는 준 2차원 유기 도체들의 새로운 집단이 만들어졌다.
20세기 초에 θ-(BEDT-TTF)₂RbZn(SCN)₄ 화합물에 대한 최초의 NMR 측정 결과, 충전 순서 전환으로 T= 195K에서_CO 알려진 금속 대 절연체 전환이 밝혀졌다.^[14]

화합물	T_CO(K)
α-(BEDT-TTF)₂I₃	135
θ-(BEDT-TTF)₂TlCo(SCN)₄	240
θ-(BEDT-TTF)₂TlZn(SCN)₄	165
θ-(BEDT-TTF)₂RbZn(SCN)₄	195
θ-(BEDT-TTF)₂RbCo(SCN)₄	190

전환금속산화물

CO 전환을 나타내는 가장 두드러진 전환 금속 산화물은 자석 FeO가₃₄ 혼합 산화물인데, 여기서 철 원자는 전환 온도보다 Fe와³⁺ Fe의²⁺ 통계 분포를 가진다.122K 이하에서는 2+3+종의 조합이 규칙적인 패턴으로 자신을 배열하는 반면, 그 전환 온도(이 경우 버웨이 온도라고도 함) 이상에서는 열 에너지가 질서를 파괴할 만큼 크다.^[15]

화합물^[16]	T_CO(K)
YNIO_0.5₃	582
YBaCo₂O₅	220
CafeO₃	290
바나루오₃₂₉	210
TbBaFe₂O₅	282
Fe₃O₄	123
리엠노_0.5₂	290
라스르MnO₃₇	210
나므노_0.25₃₆	176
YBaMn₂O₆	498
TbBaMn₂O₆	473
PrCaMn₂O₆	230
α'-NaV₂O₅	34

알칼리 금속산화물

알칼리 금속 산화물 루비듐 세스키오사이드(RbO₄₆)와 세슘 세스키오사이드(CsO₄₆)는 충전 순서를 표시한다.^[17]

충전 순서 감지

NMR 분광은 전하 불균형을 측정하는 강력한 도구다.이 방법을 특정 시스템에 적용하려면, 예를 들어, TMTTF 화합물의 경우인 C와 같이 핵으로 도핑해야 하며, NMR을 위해 활성해야 한다. 국부 탐침 핵은 나이트 시프트 K와 화학 시프트 D에서 관측할 수 있는 분자의 전하량에 매우 민감하다.나이트 시프트 K는 분자의 스핀 민감성 sus에 비례한다_Sp.충전 순서 또는 충전 불균형은 스펙트럼의 특정 형상의 분할 또는 확대로 나타난다.
X선 회절 기술은 원자 위치를 결정할 수 있지만 소멸 효과는 고해상도 스펙트럼을 수신하는 것을 방해한다.유기 도체의 경우 분자당 전하량은 TTF 분자 내 C=C 이중 결합의 결합 길이 변화에 의해 측정된다.유기 도체를 X선으로 조사함으로써 발생하는 또 다른 문제는 CO 상태의 파괴다.^[18]
TMTTF, TMTSF 또는 BEDT-TFF와 같은 유기 분자에서는 국부 전하에 따라 주파수를 바꾸는 충전 민감 모드가 있다.특히 C=C 더블 본드는 요금에 상당히 민감하다.진동 모드가 적외선 활성 상태이거나 라만 스펙트럼에서만 보이는 경우 대칭에 따라 달라진다.BEDT-TTF의 경우 가장 민감한 것은 라만 활성 ν₃₂, infrared, 적외선 Out of Phase 모드 ν이다₂₇.^[19]그들의 주파수는 분자당 전하와 선형적으로 연관되어 불균형의 정도를 결정할 기회를 준다.
충전 순서 전환은 또한 저항성의 급격한 상승으로 운송 측정에서 관찰할 수 있는 금속에서 절연체로의 전환이다.따라서 운송 측정은 가능한 충전 주문 전환의 첫 번째 증거를 얻기 위한 좋은 도구다.

참조

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