Stabilny kwantowy model przewodnictwa elektrycznego dwu- i wieloskładnikowych układów nieuporządkowanych

Abstract

A new model for the electrical conductivity in disordered systems, based on the Morgan-Howson-Saub model, is presented. In an extreme case the model can be completely free of parameters. The optimal version has turned out to be the one with two small-range parameters, that are characteristic for each element and independent of the specific system. The results are in good agreement with the experimental data and are very stable. Calculations for dozens of two-element systems were performed, and a complete set of results is presented: from Fermi energies and effective valences up to the phase-shifts diagrams and resistivity plots. The model has been generalized for multi-element system and exemplary results for three-element systems have been presented. This generalization was applied to disordered hydrogenated two-element systems. Calculations for those systems are hypothetical but may be considered as a proposition for experimenters and show the basic hydrogenation effects on the conductivity. On the basis of the generalized Morgan-Howson-Saub model, the presence of the external magnetic field has been introduced. With this correction the calculations for magnetically induced metal-insulator transition in Gd-Si system has been successfully performed.

Prezentowany jest model przewodnictwa elektrycznego w układach nieuporządkowanych, oparty na modelu Morgana-Howsona-Sauba. Zmiany pozwoliły na uzyskanie modelu całkowicie pozbawionego wolnych parametrów. W przypadku optymalnym stosuje się dwa parametry o ograniczonym przedziale zmienności, cechujące każdy z pierwiastków niezależnie od układu. Wyniki posiadają dobrą zgodność z danymi eksperymentalnymi i cechują się bardzo dobrą stabilnością. Wykonano obliczenia dla kilkudziesięciu układów dwuskładnikowych, prezentując kompleksowe dane od energii Fermiego, efektywnej walencyjności, po wykresy przesunięć fazowych dla pierwiastków oraz wykresy oporu właściwego. Proponowany model został dodatkowo uogólniony na układy wieloskładnikowe, a w pracy pokazano przykładowe efekty obliczeń dla układów trójskładnikowych, których szczególnym przypadkiem są nieuporządkowane układy dwuskładnikowe, wodorowane. Obliczenia w tym wypadku mają charakter czysto hipotetyczny i stanowią propozycję dla modelu przewodnictwa dla takich układów, pokazując wstępnie charakter zmian przewodnictwa na skutek obecności domieszek wodorowych. Opierając się na uogólnionym modelu Morgana-Howsona-Sauba uwzględniono w obliczeniach wpływ obecności zewnętrznego pola magnetycznego, skutecznie modelując indukowane polem magnetycznym przejście metal-izolator w układzie Gd-Si.