¿Qué es un bolsillo de electrones/huecos y cuál es su significado? Estoy tratando de entender esto. He leído lo que Ashcroft y Mermin tienen que decir sobre el tema, pero es un poco complicado. Hablan sobre la 1ra, 2da, 3ra, etc. Zonas de Brillouin (BZ), y luego muestran que, a medida que aumenta el radio de la esfera de Fermi de electrones libres (FS), partes de su superficie se encontrarán dentro de ciertas BZ.
A partir de ahí, haces este tipo de proceso extraño de tomar las partes del FS que se encuentran dentro de la n-ésima BZ y traducirlas con vectores recíprocos para que estén dentro de la 1.a BZ. Parece que (en el ejemplo que usan de un metal FCC) los "bolsillos de electrones" provienen de la cuarta BZ traducida a la primera.
Entiendo lo que están haciendo, pero realmente no veo por qué. Tampoco veo realmente el significado de los bolsillos, pero sigo viéndolos mencionados en los documentos. Tengo una sospecha: ¿representan las BZ (reducidas) (es decir, después de traducir la parte apropiada de la n-ésima BZ a la 1.a BZ) diferentes bandas (n = 1,2, etc.), y los bolsillos de electrones/agujeros representan la banda mas alta?
Cualquier otra aclaración sería muy bienvenida también.
Los bolsillos de Fermi (o superficies de Fermi) son contornos de la energía de Fermi en la zona de Brillouin. Según la masa efectiva de cuasi-partículas, los bolsillos de Fermi se pueden dividir en bolsillos de electrones (si ) y bolsillos perforados (si ).
Para los sistemas Fermion de interacción débil, de acuerdo con la teoría del líquido de Fermi, toda la física de baja energía ocurre alrededor de la superficie de Fermi. Entonces, al observar la forma y la posición de las bolsas de Fermi en la zona de Brillouin, podemos determinar muchas propiedades físicas importantes del sistema líquido de Fermi. Permítanme ilustrar con los siguientes dos ejemplos.
(1) Inestabilidad de anidamiento . Si un bolsillo de electrones se puede traducir en la zona de Brillouin por un vector de onda para coincidir con otra bolsa de pozo, entonces el sistema está sujeto a una fuerte inestabilidad de anidamiento y puede desarrollar un orden SDW/CDW con el impulso de pedido . Por lo tanto, puede determinar el patrón de orden simplemente mirando la posición de los bolsillos de electrones/huecos.
(2) Inestabilidad de emparejamiento . La inestabilidad de emparejamiento es un tipo especial de inestabilidad de anidamiento entre el bolsillo y su propio conjugado partícula-agujero (que siempre está perfectamente anidado), que ocurre justo en la superficie de Fermi. Así que el patrón de emparejamiento suele ser muy sensible a la forma del bolsillo de Fermi. Para obtener la mayor cantidad de energía de la apertura de la brecha de emparejamiento, la línea nodal del orden de emparejamiento generalmente debe evitar los bolsillos de Fermi o evitar las singularidades de van-Hove en los bolsillos de Fermi. Esto ayuda a entender intuitivamente el -emparejamiento de ondas en los superconductores a base de hierro y el -emparejamiento de ondas en superconductores a base de cobre.
En resumen, la bolsa de Fermi tiene una gran importancia en la teoría del líquido de Fermi. Muchas propiedades físicas de baja energía están determinadas por la forma y/o posición de las bolsas de Fermi. Uno puede comprender intuitivamente varias inestabilidades y tendencias de ordenamiento del sistema líquido de Fermi simplemente mirando los bolsillos de Fermi sin entrar en cálculos muy detallados.
Everett usted