Ladungstransferisolator

Vergleich der Bandstruktur eines Ladungstransferisolator gg. Mott-Hubbard-Isolators am Beispiel von Cuprate vs Nickelate.

Als Ladungstransferisolator^[1] bezeichnet man eine Klasse von Materialien die nach klassischer Bandtheorie eigentlich metallische Eigenschaften aufweisen sollten, in Realität jedoch Isolatoren (siehe Nichtleiter) sind.

Im Gegensatz zu Mott-Hubbard-Isolatoren ist hier jedoch die Bandlücke nicht durch Coulomb-Wechselwirkung

${\displaystyle d^{n}d^{n}\rightarrow d^{n-1}d^{n+1},\quad \Delta E=U=U_{dd}}$

aufgrund des Elektronenhoppings zwischen den Zuständen der Übergangsmetalle bestimmt, sondern durch die Ladungstransfer-Lücke ${\displaystyle \Delta }$

${\displaystyle d^{n}p^{6}\rightarrow d^{n+1}p^{5},\quad \Delta E=\Delta }$.

Diese entspricht dem Übergang eines Elektrons von einem Liganden, z. B. Sauerstoff, zum Übergangsmetall.

Ein wichtiger Unterschied ist die Erzeugung eines p-Defektelektrons (Lochs) am Liganden. Das entspricht am Beispiel von Sauerstoff dem Übergang von „normalem“ ${\displaystyle {\ce {O^2-}}}$ zu ionisiertem ${\displaystyle {\ce {O-}}}$.^[2] In diesem Fall wird das Ligandenloch oft als ${\textstyle {\underline {L}}}$ bezeichnet.

Die Unterscheidung von Mott-Hubbard- und Ladungstransferisolatoren kann mit Hilfe des ZSA-Schemas erfolgen.^[3]

Einzelnachweise

1. ↑ Rudolf Gross, Achim Marx: Festkörperphysik. Walter de Gruyter GmbH & Co KG, 2014, ISBN 978-3-11-035870-4, S. 902–903. 
2. ↑ Daniel I. Khomskii: Transition Metal Compounds. Cambridge University Press, Cambridge 2014, ISBN 978-1-107-02017-7, doi:10.1017/cbo9781139096782.
3. ↑ J. Zaanen, G. A. Sawatzky, J. W. Allen: Band gaps and electronic structure of transition-metal compounds. In: Physical Review Letters. 55, Nr. 4, 22. Juli 1985, S. 418–421. doi:10.1103/PhysRevLett.55.418.