В физике твердого тела под изоляторами Кондо (также называемыми полупроводниками Кондо и полупроводниками с тяжелыми фермионами ) понимают материалы с сильно коррелированными электронами, которые открывают узкую запрещенную зону (порядка 10 мэВ) при низких температурах, причем химический потенциал лежит в этой зоне, тогда как в материалах с тяжелыми фермионами химический потенциал расположен в зоне проводимости .
Запрещенная зона открывается при низких температурах из-за гибридизации локализованных электронов (в основном f-электронов) с электронами проводимости, корреляционный эффект, известный как эффект Кондо . Как следствие, переход от металлического поведения к изолирующему поведению наблюдается при измерениях удельного сопротивления. Запрещенная зона может быть как прямой , так и непрямой . Наиболее изученными изоляторами Кондо являются FeSi, Ce3Bi4Pt3 , SmB6 , YbB12 и CeNiSn, хотя по состоянию на 2016 год известно более дюжины изоляторов Кондо. [ 1 ][обновлять]
В 1969 году Мент и др. не обнаружили магнитного упорядочения в SmB 6 вплоть до 0,35 К и изменение поведения от металлического к изолирующему при измерении сопротивления с понижением температуры. Они интерпретировали это явление как изменение электронной конфигурации Sm. [2]
В 1992 году Габриэль Эппли и Захари Фиск нашли описательный способ объяснить физические свойства Ce 3 Bi 4 Pt 3 и CeNiSn. Они назвали эти материалы изоляторами Кондо, демонстрирующими поведение решетки Кондо вблизи комнатной температуры, но становящимися полупроводниками с очень малыми энергетическими щелями (от нескольких Кельвинов до нескольких десятков Кельвинов) при понижении температуры. [3]
При высоких температурах локализованные f-электроны образуют независимые локальные магнитные моменты. Согласно эффекту Кондо, сопротивление постоянному току изоляторов Кондо показывает логарифмическую температурную зависимость. При низких температурах локальные магнитные моменты экранируются морем электронов проводимости, образуя так называемый резонанс Кондо. Взаимодействие зоны проводимости с f -орбиталями приводит к гибридизации и энергетической щели . Если химический потенциал лежит в щели гибридизации, то в сопротивлении постоянному току при низких температурах можно наблюдать изолирующее поведение.
В последнее время эксперименты по фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением дали возможность получить прямую визуализацию зонной структуры, гибридизации и топологии плоских зон в изоляторах Кондо и родственных соединениях. [4]
