本征掺杂氧化镍中的极化子受体间跳跃输运
其他凝聚态物理
2019-06-26 v1
摘要
本工作中，我们重新审视氧化镍(NiO)中电子输运性质的问题，并指出广泛使用的自由小极化子跳跃模型——该模型最初为表征高纯样品中的输运而提出——并不适用于建模本征掺杂的NiO。相反，我们通过电导率的温度与频率依赖测量所收集的大量证据提出，极化子受体间跳跃模型可一致地解释电子传导过程。在此框架下，空穴局域于受体（镍空位）处，形成强束缚的、类极化子态。它们只能通过跳跃到邻近的、至少部分未被占据的受体而在薄膜中移动。这使得相邻极化子波函数之间的空间重叠成为一个高度关键的参数。该过程的标志是直流导电率出现两个温度区域，以约一半的德拜温度为界。对于，空穴通过声子辅助跳跃越过两个位点间的势垒而转移，而在此温度以下，声子辅助隧穿势垒占主导。我们还表明结构和电子无序的程度在决定输运过程特征方面起着至关重要的作用：高无序导致受体态的强能量展宽，使得跳跃到更远位点可能优于转移到最近邻（变程跳跃）。关于VNi处载流子高结合能的假设与近期关于NiO电子结构理解范式转变相一致：掺入NiO的空穴与Ni 3d自旋耦合，从而占据带隙内的深类极化子态（Zhang-Rice束缚双重态）。
引用
@article{arxiv.1905.03537,
title = {Polaronic inter-acceptor hopping transport in intrinsically doped nickel oxide},
author = {Robert Karsthof and Marius Grundmann and Markus Arthur Anton and Friedrich Kremer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.03537},
year = {2019}
}