Эффект Кондо

Эффе́кт Ко́ндо — эффект увеличения электрического сопротивления слаболегированных магнитными примесями немагнитных металлических сплавов при температурах, близких к абсолютному нулю. Назван в честь японского физика Шаблон:Не переведено 2, давшего явлению теоретическое обоснование. Соответствующую температуру и энергетический масштаб называют температурой Кондо.

История открытия

Зависимость сопротивления золота с небольшой примесью железа от температуры в эксперименте 1936 года

В 1930-х годах Мейснер и Войт наблюдали аномальное увеличение сопротивления чистых золотых образцов при температурах меньше 10 К. В действительности оказалось, что при их изготовлении они были загрязнены небольшим количеством примесей железаШаблон:Sfn. В 1964 году Дзюн Кондо показал, что причиной наблюдаемого явления могут быть взаимодействия между спинами электронов проводимости и спинами примесей.

Теория

Эффект наблюдается в металлических сплавах, где концентрация спинов может составлять до нескольких ppm. Это приводит к тому, что собственная энергия спина во взаимодействии является доминирующим фактором. При понижении температуры до единиц кельвинов магнитные взаимодействия между спинами примесей и электронами проводимости начинают влиять на характер рассеяния последних. Подобные взаимодействия локализированных спинов обычно описывают РККИ-обменным взаимодействием. Температура, при которой наблюдается минимум сопротивления, называется температурой Кондо, и она определяется выражением

$T_{\mathrm{K}}=\frac{D}{k_{\mathrm{B}}}\exp (-\frac{D}{2|J|}),$

где $D$ — ширина энергетической зоны, $k_{\mathrm{B}}$ — константа Больцмана, $J$ — обменный интеграл. Зависимость сопротивления от температуры T при этом определяется выражением

$R(T)=R_0(T)+c\left(\frac{J^2}{D}\right)s(s+1)A[1-\frac{2J}{D}(\ln \frac{D}{k_{\mathrm{B}}T})],$

где $R_0$ — немагнитный вклад в сопротивление, $c$ — концентрация примесей, $s$ — спин примесей, $A$ — сосредоточенный параметрШаблон:SfnШаблон:Sfn.

Пространственные размеры экранирующих облаков электронов с когерентными спинами составляют несколько мкм.

Литература

1. Шаблон:Книга
2. Шаблон:Книга

Ссылки

• Шаблон:Cite web
• Шаблон:Cite web
• Шаблон:Cite web
• Овчинников Ю. Н., Дюгаев А. М. "Современное состояние проблемы Кондо" // УФН, v. 171, pp. 565–570 (2001)