Metais, isolantes e transições de fase metal-isolante
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Tipo de produção
Artigo
Data
2006-01-05
Autores
BARBETA, Vagner
JARDIM, R. F.
JARDIM, R. F.
Orientador
Periódico
Revista Pesquisa e Tecnologia FEI
Título da Revista
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Citação
BARBETA, Vagner; JARDIM, R. F. Metais, isolantes e transições de fase metal-isolante. Revista Pesquisa e Tecnologia FEI, v. 28, p. 50-59, 2006.
Texto completo (DOI)
Palavras-chave
teoria de bandas,transição metal-isolante,óxidos de metais de transição,band theory,metal insulator transition,transition metal oxides
Resumo
Embora muito progresso tenha ocorrido no entendimento
dos fenômenos relacionados ao processo de condução
eletrônica, particularmente após o desenvolvimento da
mecânica quântica, vários aspectos básicos ainda não são
plenamente compreendidos. A principal razão para isso é o
fato de os modelos necessários para se descrever estas
situações físicas envolverem um problema de muitos corpos
interagentes. Um dos assuntos que tem se mostrado
bastante complexo para o seu estudo é o de sistemas que
apresentam uma transição entre uma fase condutora
(metálica) e uma fase isolante ou semicondutora. Estas
transições de fase, genericamente chamadas de transições
do tipo metal-isolante, têm sido estudadas de forma
extensiva, particularmente em óxidos e em sulfetos. Além
do interesse científico no estudo desses materiais, existe um
grande interesse tecnológico, motivado especialmente pela
observação de propriedades supercondutoras em altas
temperaturas em algumas famílias de óxidos. Além disso, a
possibilidade de se modificar as propriedades de condução
elétrica através de variação de parâmetros termodinâmicos
como temperatura, pressão e campo magnético, abre
grandes perspectivas para o uso destes compostos na
construção de sensores. Pretende-se com este artigo realizar
uma breve descrição a respeito dos modelos de condução
elétrica, discutindo-se ainda em que situações um portador
de carga itinerante pode se tornar localizado, ou seja,
levando um composto a apresentar uma transição de fase
do tipo metal-isolante. Será analisado particularmente o
caso de óxidos de metais de transição.
Although much progress has been observed in understanding the electronic conduction mechanisms in crystalline solids, specially after the development of quantum mechanics, many basic issues are, at present, not fully clear. The main reason is that the models needed to describe this phenomenon involve an interacting many-body problem. One of the research fields that has shown an intense activity involves compounds that undergo an electronic phase transition from a metallic to an insulating or semiconducting state. The so-called metal-insulator transitions, observed in a large family of oxides, attracted the attention of many researchers specially after the observation of superconducting properties in some of these compounds. Besides the possibility of finding superconductivity, many other features make these systems technologically interesting. Modification of the electrical conduction properties with thermodynamic parameters like temperature, pressure and magnetic field, makes these compounds also suitable for the development of many types of sensors. This article is intended to briefly review the main electronic conduction models and some of the situations where an itinerant charge carrier become localized, i.e., show a metal-insulator transition. The specific situation of transition metal oxides will be detailed.
Although much progress has been observed in understanding the electronic conduction mechanisms in crystalline solids, specially after the development of quantum mechanics, many basic issues are, at present, not fully clear. The main reason is that the models needed to describe this phenomenon involve an interacting many-body problem. One of the research fields that has shown an intense activity involves compounds that undergo an electronic phase transition from a metallic to an insulating or semiconducting state. The so-called metal-insulator transitions, observed in a large family of oxides, attracted the attention of many researchers specially after the observation of superconducting properties in some of these compounds. Besides the possibility of finding superconductivity, many other features make these systems technologically interesting. Modification of the electrical conduction properties with thermodynamic parameters like temperature, pressure and magnetic field, makes these compounds also suitable for the development of many types of sensors. This article is intended to briefly review the main electronic conduction models and some of the situations where an itinerant charge carrier become localized, i.e., show a metal-insulator transition. The specific situation of transition metal oxides will be detailed.