近藤碍子

固体物理学では、近藤 絶縁体（近藤半導体、重いフェルミオン半導体とも呼ばれる）は、電子の強い相関を持つ材料として理解されており、低温で狭いバンドギャップ（10 meV 程度）が開き、化学ポテンシャルがギャップ内に存在するのに対し、重いフェルミオン材料では、化学ポテンシャルは伝導帯内に存在する。

低温では、局在電子（主にf電子）と伝導電子の混成によりバンドギャップが開きます。この相関効果は近藤効果として知られています。その結果、抵抗率測定では金属挙動から絶縁挙動への遷移が見られます。バンドギャップは直接的または間接的のいずれかです。最も研究されている近藤絶縁体はFeSi、Ce ₃ Bi ₄ Pt ₃、SmB ₆、YbB ₁₂、CeNiSnですが、2016年現在、^{[アップデート]}12種類以上の近藤絶縁体が知られています。^[1]

₁₉₆₉年、MenthらはSmB6において0.35Kまで磁気秩序が見られず、温度低下とともに抵抗測定で金属的挙動から絶縁体的挙動に変化することを発見した。彼らはこの現象をSmの電子配置の変化と解釈した。^[2]

1992年、ガブリエル・エプリとザカリー・フィスクは、Ce ₃ Bi ₄ Pt ₃とCeNiSnの物理的性質を説明する記述的方法を発見した。彼らはこれらの材料を近藤絶縁体と呼び、室温付近では近藤格子挙動を示すが、温度を下げると非常に小さなエネルギーギャップ（数ケルビンから数十ケルビン）で半導体になるという。^[3]

高温では、局在した f 電子は独立した局所磁気モーメントを形成します。近藤効果によると、近藤絶縁体の直流抵抗率は対数的な温度依存性を示します。低温では、局所磁気モーメントは伝導電子の海によって遮蔽され、いわゆる近藤共鳴を形成します。伝導帯とf 軌道の相互作用により、混成とエネルギーギャップが生じます。化学ポテンシャルが混成ギャップ内にある場合、低温での直流抵抗率に絶縁挙動が見られます。 ${\displaystyle \epsilon _{\mathrm {g} }}$

最近では、角度分解光電子分光実験により、近藤絶縁体や関連化合物のバンド構造、混成、フラットバンドトポロジーの直接画像化が可能になった。^[4]

• Coleman, P. (2007). 「重いフェルミオン: 磁性の限界にある電子」.磁性と先進磁性材料ハンドブック. イギリス、ウェストサセックス州チチェスター: John Wiley & Sons. arXiv : cond-mat/0612006 . Bibcode :2006cond.mat.12006C. ISBN 9780470022177. OCLC  124165851.
• Riseborough, Peter S. (2000). 「重いフェルミオン半導体」.物理学の進歩. 49 (3). Informa UK Limited: 257–320. Bibcode :2000AdPhy..49..257R. doi :10.1080/000187300243345. ISSN  0001-8732. S2CID  119991477.