极性金属中的电荷输运

费米海内电偶极子的命运是一个古老却鲜有探究的问题。Sr$_{1-x}$Ca$_x$TiO$_{3}$ 在狭窄的替代窗口（$0.002<x<0.02$）内具有稳健但稀薄的铁电性。该绝缘体通过移除极小比例的氧原子而变为金属。本文中，我们呈现了 Sr$_{1-x}$Ca$_x$TiO$_{3-\delta}$ 低温电荷输运的详细研究，记录了电阻率随载流子浓度（$n$）增加的演化。在阈值载流子浓度 $n^*(x)$ 以下，极性结构相变在电阻率中有明显特征，且钙替代在给定载流子密度下显著降低 2 K 迁移率。对于三种不同钙浓度，我们发现当为每个约 $7.9\pm0.6$ 个偶极子引入一个移动电子时，相变消失。该阈值对应于由偶极对应物的 Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）相互作用介导的反铁电耦合中的预期峰值。我们的结果表明，即便存在稀薄费米海，该相变也是由偶极-偶极相互作用驱动的。对于 $n < n^*(x)$ 的电荷输运显示出非单调温度依赖，最可能由横光学声子模散射引起。对该极性金属中电荷输运的定量解释仍是理论上的挑战。对于 $n\geq n^*(x)$，电阻率遵循 T 平方行为并伴随轻微上扬（在无钙与含钙样品中均如此）。后者令人联想到 Kondo 效应，且最可能源于氧空位。