一維和二維固體

某些固體材料具有很強的各向異性,表現出明顯的一維或二維特徵,統稱為低維固體。

基本信息
某些固體材料具有很強的各向異性,表現出明顯的一維或二維特徵,統稱為低維固體。其中包括:具有鏈狀結構(例如聚合物TaS3、TTF-TCNQ等)或層狀結構(例如石墨夾層、NbS2等)的三維固體;表面或界面層(例如半導體表面的反型層);表面上的吸附層(例如液氦表面上吸附的單電子層,石墨表面上吸附的惰性氣體層);薄膜和金屬細絲等。按其物理性質這些材料可分為低維導體(例如一維導體TTF-TCNQ,二維導體AsF5的石墨夾層),低維半導體(例如一維的聚乙炔),低維超導體(例如一維的BEDT-TTF、二維的鹼金屬石墨夾層),低維磁體(例如一維的CsNiF3、二維的CoCl2石墨夾層)等。
當然,由於在鏈之間或層之間仍存在著一些耦合,這些體系是準一維或準二維的。
近年來低維固體的研究取得了較快的發展,一個原因是許多有套用前景的新材料(例如聚合物、石墨夾層化合物、MOS電路等)具有一、二維的結構,另一個原因是一、二維體系具有三維體系所沒有的一些物理特性。
一維導體對於電子—點陣相互作用是不穩定的,在低溫下要變為半導體或絕緣體,這稱為佩爾斯相變。由此還會形成一種新的元激發──孤子。在相變前能帶半滿的情形,帶電孤子沒有自旋,中性孤子有自旋。理論上還預言,在某些情況下孤子的電荷可以是電子電荷的分數倍。
二維電荷系統(半導體表面的反型層或異質結)處於強外磁場中時,隨著磁場的變化,霍耳電阻階躍地變化:
一維和二維固體
,後者是指數衰減。

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