ドープされた半導体の量子スピン液と金属挿入液遷移

Si：PまたはSi：bなどのドープされた半導体における金属挿入誘発遷移への新しい可能なルートについて説明します。拡散電荷中性「スピン」励起を伴う電子のモット局所局在化を介して、電子のモット局所局在を介して発生する可能性を探ります。このような量子スピン液体状態は、金属とアンダーソンモットの絶縁体の間の中間相として現れることがあります。即時のテスト可能な結果は、金属挿入剤遷移近くの電気絶縁体の低温での金属熱伝導率の存在です。さらに、遷移は2次ですが、遷移が金属側から近づくとゼロ温度残留電気伝導率がジャンプすることを示します。ただし、電気伝導率は、外挿をゼロ温度に複雑にする可能性のある非単調温度依存性を持ちます。他の実験の署名と既存のデータとのいくつかの比較が行われます。

We describe a new possible route to the metal-insulator transition in doped semiconductors such as Si:P or Si:B. We explore the possibility that the loss of metallic transport occurs through Mott localization of electrons into a quantum spin liquid state with diffusive charge neutral "spinon" excitations. Such a quantum spin liquid state can appear as an intermediate phase between the metal and the Anderson-Mott insulator. An immediate testable consequence is the presence of metallic thermal conductivity at low temperature in the electrical insulator near the metal-insulator transition. Further, we show that though the transition is second order, the zero temperature residual electrical conductivity will jump as the transition is approached from the metallic side. However, the electrical conductivity will have a nonmonotonic temperature dependence that may complicate the extrapolation to zero temperature. Signatures in other experiments and some comparisons with existing data are made.