Role of the electron-phonon interaction in the insulator-metal transition

Summary

The role of the electron-phonon interaction and of the electron-electron correlation in a narrow-energy-band solid for the insulator-metal transition is investigated. It is found that, for s.c. and b.c.c. tight-binding band structures and for a dominant optical-phonon mode equal to half of the reciprocal lattice vector, the system exhibits a continuous insulator-to-metal transition with increasing temperature. The density-of-state function is obtained by studying the one-particle double time-retarded Green’s function by the equation-of-motion method. The I-M transition occurs as a result of the overlap between two peaks in the density-of-state function as the temperature is increased. Specific-heat variation is found to be characteristic of the I-M transition. The results obtained are applied to explain the continuous insulator-metal transition found in various transition metal oxides and other compounds.

Riassunto

Si analizza il ruolo dell’interazione elettrone-fonone e della correlazione elettrone-eletrone in un solido a stretta banda di energia nella transizione isolatore-metallo. Si trova che, per le strutture di banda a legame stretto s.c. e b.c.c. e per un modo di fonone ottico dominante uguale alla metà del vettore del reticolo cristallino reciproco, il sistema mostra una transizione continua da isolatore a metallo all’aumentare della temperatura. La funzione della densità di stato si ottiene studiando la funzione di Green doppia a tempo ritardato e a una particella attraverso il metodo dell’equazione di moto. La transizione I-M avviene come risultato di sovrapposizione tra due picchi nella funzione di densità di stato quando la temperatura aumenta. Si trova che la variazione del calore specifico è caratteristica della transizione I-M. Si applicano i risultati ottenuti per spiegare la transizione continua isolatore-metallo trovata in molti ossidi di metalli di transizione e in altri composti.

Резюме

Исследуется роль электрон-фононного взаимодействия и электрон-электронной корреляции в твердых телах с узкой энергетической щелью в переходе «изолятор-металл». Обнаружено, что для s.c. и b.c.c. зонных структур с сильной связью и для доминирующей моды с оптическим фононом, равным половине вектора обратной рештки, рассматриваемая система обнаруживает непрерывный переход «изолятор-металл» при возрастании температуры. Определяется функция плотности состояний, исследуя одночастичную двухвременную запаздывающую функцию Грина с помощью уравнения состояния. Переход «изолятор-металл» возникает в результате перекрытия между пиками в функции плотности состояний, когда температура увеличивается. Обнаружено, что изменение удельной теплоемкости характерно для перехода «изолятчр-металл». Полученные результаты применяются для обьяснения непрерывного перехода «изолятор-металл», обнаруженного в окислах различных переходных металлов и других соединениях.