无序体系电子输运中无序作用机理研究

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无序材料是自然界存在最广的一种材料,近年来,由于无序材料在实际应用中显示出广阔的应用前景,不具有周期结构的无序体系已成为凝聚态物理、材料科学一个重要的方向,特别是对其电子输运特性的研究,已越来越为国内外人们所重视.本文在Anderson无序模型的基础上,进一步考虑非对角无序影响,建立了一维无序体系无序模型,并研究了无序体系的电子局域态性质及费米能级分布,结果表明,非对角无序项的引入使体系的电子局域化程度加强、费米能级降低;结合Mott的电子变程跳跃电导理论和Miller、Abrahams随机电阻模型,同时考虑外场、格点原子热运动对电子跳跃的影响,建立了一维无序体系电子跳跃输运的直流、交流电导模型,并推导了一维无序体系的直流、交流电导公式;通过大量的数值计算,系统地分析了无序体系的直流、交流电导特性,并从无序的不同模式出发,在分析温度、外场对电子输运影响的同时,着重分析了无序在体系电子输运中的本质作用.结果表明,在对角无序情况下,体系的直流、交流电导率随无序度的增加而减小,而在非对角无序情况下,电导率随无序度的增加而先增加后减小,有一个极大值存在,同时其电导率小于对角无序的情况,完全无序情况卜,体系的电导率随无序度的变化关系与非对角无序情况下极相似,说明非对角无序对体系电导的影响较对角无序情况下的影响更大,此外,完全无序情况下的电导率大于非对角无序情况而小于对角无序情况,这也正是由于在弱无序区,非对角无序与对角无序对体系电导的影响存在竞争效应:一方面体系的电导率随对角无序的增大而降低,另一方面,由于非对角无序对体系电导的影响表现为随无序度的增加而先增大后减小,同时由于非对角无序情况下体系的电导率小于对角无序情况下体系的电导率,所以完全无序情况下体系电导率大于非对角无序情况卜的电导率,而小于对角无序情况下的电导率.而温度与外场对体系电导的影响表现为,随温度的升高,呈现出负微分电阻特性,体系的电导率先增大后减小,有一极大值存在,而极大值对应的温度与无序形式有关,非对角无序情况下出现极大值对应的温度较低,而对角无序情况下,电导率极大值对应的温度较高;外场电压对体系直流电导的影响表现为,随外场电压的升高,电导率降低,而外加交变电场对体系的电导的影响表现为,电导率随外场频率的升高而增大.
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