密度波

这个附加调制的周期与晶格周期无关，它由传导电子在动量空间的费米面的面积来决定。

描述传导电子的电荷密度10。(，)一般与位置r有关，且具有与正离子晶格相同的空间周期性，具有电荷密度波(CI)w)的金属其电荷密度由式(1)给出： p(r’)=Po(r)[1 。pcos(Q·，中)]， (1)声是电荷密度波的振幅，其典型值约为o．1左右。传导电子的费米面决定电荷密度波的波矢Q。在动量空间，具有半径加的球形费米面的简单金属，其波矢可由式(2)近似给出： Q∽4砷F/^， (2)其中^是普朗克常量，虽然电荷密度波的波长与晶格常数比较接近，但二者之间却不存在什么确定的关系，因而可以说电荷密度波是不能通约的。在这样的情况下，金属的总能量与式(1)中的相位妒无关，参阅“费米面”(Fermi surface)条。起源 电子间的库仑相互作用常常使电荷密度波不稳定。这类贡献有二个，一个是泡利不相容原理引起的交换能，另一个是电子一电子散射引起的相关能。在电荷密度波存在时，这两个能量减少。但是，经典的静电能力图减小这种不稳定性，并将遏制住它的发生，如果正离子晶格不介入的话，参阅“不相容原理”(exclusion principle)条。晶格畸变设“(r)是正离子相对r处晶格的位移，则由式(3)给出的似波位移将产生正离子电荷密度， H(，)一Asin[Q·r 咖。 (3)后者与电荷密度波的电子电荷调制相抵消，位移振幅的典型值是A～10。。一lO_1。米。为达到这点，离子与离子间的相互作用必须很小。由此看来，具有较小弹性模量的金属更易出现电荷密度波。检测在单晶x射线散射实验中，在每个布拉格(Bragg)反射的左右两边可观察到二个较小的次反射信号，便是电荷密度波的明显示例。此现象的起因是式(3)的晶格位移。这类实验首先是在金属二硫化钽(TaS2)和二硒化钽(TaSe2)上完成的。它们有三个电荷密度波，Q在六角形平面中彼此夹角120。，当温度降低时，可观察到从不可约到可约的跃迁Q，。届时电荷密度波的长度是某个晶格周期的整数倍。参阅“X射线衍射”(x—ray diffraction)条。费米面的作用对传导电子能谱有影响的周期势场导致电荷密度波以自持形式出现。如果原始的费米面与简单的，例如球面相连，它可能会出现畸变，并扩大联接的范围。具有立方对称性的金属取得一个电荷密度波的话，其电子的性质将变得非常的各向异性和反常。扩大联系的费米面在低温磁阻效应中可出现引人注目的现象。在碱金属(例如钠和钾)中可观察到。