更新时间:2023-10-29 17:24
基本信息
某些固体材料具有很强的各向异性,表现出明显的一维或二维特征,统称为低维固体。其中包括:具有链状结构(例如聚合物TaS3、TTF-TCNQ等)或层状结构(例如石墨夹层、NbS2等)的三维固体;表面或界面层(例如半导体表面的反型层);表面上的吸附层(例如液氦表面上吸附的单电子层,石墨表面上吸附的惰性气体层);薄膜和金属细丝等。按其物理性质这些材料可分为低维导体(例如一维导体TTF-TCNQ,二维导体AsF5的石墨夹层),低维半导体(例如一维的聚乙炔),低维超导体(例如一维的BEDT-TTF、二维的碱金属石墨夹层),低维磁体(例如一维的CsNiF3、二维的CoCl2石墨夹层)等。
当然,由于在链之间或层之间仍存在着一些耦合,这些体系是准一维或准二维的。
近年来低维固体的研究取得了较快的发展,一个原因是许多有应用前景的新材料(例如聚合物、石墨夹层化合物、MOS电路等)具有一、二维的结构,另一个原因是一、二维体系具有三维体系所没有的一些物理特性。
一维导体对于电子—点阵相互作用是不稳定的,在低温下要变为半导体或绝缘体,这称为佩尔斯相变。由此还会形成一种新的元激发──孤子。在相变前能带半满的情形,带电孤子没有自旋,中性孤子有自旋。理论上还预言,在某些情况下孤子的电荷可以是电子电荷的分数倍。
二维电荷系统(半导体表面的反型层或异质结)处于强外磁场中时,随着磁场的变化,霍耳电阻阶跃地变化:
,后者是指数衰减。