极化子在本征掺杂氧化镍中的受体间跳跃传输
摘要：重新审视镍氧化物（NiO）中电子输运的性质的问题，并证明广泛使用的小极化子跳跃模型并不适用于对内禀掺杂的NiO进行建模。相反，我们通过温度和频率依赖性电导率$ sigma $的测量结果，提供了充分的证据，表明极化子间的跳跃模型可以一致地解释电子传导过程。在这个理论框架中，空穴被局域在受体（Ni空位）上，形成一个强束缚的极化子状态。它们只能通过跳跃到相邻、至少部分未占据的受体位置来移动。这使得相邻极化子波函数的空间重叠成为一个非常关键的参数。这个过程的特征是直流电导率出现了两个温度区域，中间隔着大约半个德拜温度$ \heta_D / 2 \approx 200 K$。对于$ T > \heta_D / 2 $，空穴是通过受声子辅助的跳跃在两个位置之间的势垒上转移的，而在低于该温度时，通过势垒的声子辅助隧穿占主导地位。我们还表明，结构和电子杂乱程度的程度在决定输运过程特性中起着重要作用：高杂乱导致受体态的能量展宽，从而可能更倾向于向更远的位置跳跃而不是转移给最近邻居（可变距离跳跃）。在VNi处的电荷载体的高结合能假设与近期对NiO电子结构理解的范式转变相一致：掺杂到NiO中的空穴与Ni的3d自旋耦合，从而在能隙中占据深的极化子状态（Zhang-Rice双重态）。
作者：Robert Karsthof, Marius Grundmann, Markus Arthur Anton, Friedrich Kremer
论文ID：1905.03537
分类：Other Condensed Matter
分类简称：cond-mat.other
提交时间：2019-06-26