К теоретическому описанию низкотемпературных эффектов в металлах и легированных полупроводниках на основе квантовой теории электронной жидкости

Abstract

Изложена формулировка исходных положений квантовой теории электронной жидкости как основы теоретического описания вклада слабовозбужденных одночастичных состояний электронной системы в низкотемпературные свойства твердых тел. Данная квантовомеханическая формулировка, не конкретизирующая изначально реальный одночастичный базис, позволяет рассматривать роль межэлектронного взаимодействия в условиях орбитального квантования и существенной роли других квантовых явлений. В статье содержится краткое описание вывода основных термодинамических соотношений и приведены формулы для теплоемкости, модулей упругости и магнитной восприимчивости, полученные в рамках ферми-жидкостного подхода без обычно принимаемых модельных предположений. Рассмотрено применение изложенной теории к описанию роли межэлектронного взаимодействия в термодинамических явлениях в системах с гибридизированными электронными состояниями, образованными примесными донорными резонансными уровнями в полосе проводимости кристалла. Приведена также формулировка уравнения для спонтанного локализованного спинового магнитного момента в гибридизированных состояниях.

Викладено формулювання вихідних положень квантової теорії електронної рідини як основи теоретичного опису внеску слабкозбуджених одночасткових станів електронної системи в низькотемпературні властивості твердих тіл. Це квантовомеханічне формулювання, що не конкретизує первісний реальний одночастковий базис, дозволяє розглядати роль міжелектронної взаємодії в умовах орбітального квантування й істотної ролі інших квантових явищ. Стаття містить короткий опис виводу основних термодинамічних співвідношень і формули для теплоємності, модулів пружності й магнітної сприйнятливості, які отримано в рамках фермірідинного підходу без звичайно прийнятих модельних припущень. Обговорюється питання що до застосування викладеної теорії до опису ролі міжелектронної взаємодії в термодинамічних явищах у системах з гібридизованими електронними станами, утвореними домішковими донорними резонансними рівнями в смузі провідності кристала. Наведено також формулювання рівняння для спонтанного локалізованого спінового магнітного моменту в гібридизованих станах.

The starting statements of the quantum electron liquid theory as the basis for theoretical description of the contribution of low-lying excited one-particle states of the electron system to the low-temperature properties of solids are formulated. This quantummechanical formulation does not define concretely the initially real one-particle basis, therefore it allows one to consider the role of electron–electron interaction under the conditions of orbital quantization and other important quantum phenomena. The derivation of the basic thermodynamic relations is briefly described and the formulas for electron specific heat, elastic modulus and magnetic susceptibility obtained in the framework of the Fermi-liquid approach without generally adopted model assumptions are given. The third section concerns the application of the theory in the problem of description of the role of electron–electron interaction in the thermodynamic phenomena in the systems with hybridized electron states, which are formed by the donor impurity resonance levels in the conduction band of a crystal. An equation for spontaneous localized spin magnetic moment in hybridized states is stated.