莫特模型之争何时休?
著名物理学家、1977年的诺贝尔物理学奖的获得者之一——莫特是非晶态电子理论的一位奠基人。而“莫特模型”就是他在非晶态电子理论方面的主要成就之一。但是,莫特模型至今却一直是固体物理学家们争论的一个焦点。
莫特模型是建立在物理学家安德森1958年的一篇著名论文的基础上的。我们知道晶体中的电子是在周期性势场中运动的,它是在整个晶体中做共有化运动。安德森在他的论文中证明,如果势场是无规起伏的,当无序程度足够大时,就会使电子不再是在整个固体中运动,而全部转变为局限在有限范围之内。人们通常将前者称为扩展态,将后者称为定域态。而扩展态和定域态之间的转变就称为安德森转变。莫特模型认为非晶态半导体势场的无规起伏没有达到临界值,因而是部分定域化的。他假定非晶态半导体能带中的电子态同时存在有扩展态和定域态,它们之间有明显的分界,并且将这个分界称为迁移率边缘。但是,莫特并没有给出这个假定以严格的理论证明。所谓莫特模型之争的焦点就在于是否存在这个迁移率边缘。
从1967年莫特模型提出来的那一天起,就有一些人持怀疑态度,他们提出另外一些模型来反对莫特模型。莫特为了反驳这些人的论点,设计了一个巧妙的实验——称为MOS反型层实验,用来证明他的模型的正确性,从而使他在这场争论中一度占据了优势。(https://www.daowen.com)
然而,争论并没有结束。不少人经过反复实验后指出:有不少实验结果与莫特实验的结果有差异。于是有的人基于莫特模型试图对上述实验的分散性给以说明,有的人仍然对莫特模型持怀疑的态度。怀疑派的主要代表人物是索雷斯。索雷斯是固体物理学家中的后起之秀,他原来是莫特模型的积极支持者,为完善莫特模型做了不少工作,他以及其他的固体物理学家一直在寻求从理论上证明莫特模型正确性的途径。后来他转而怀疑起莫特模型来了。索雷斯把扩展态和定域态类比地看成为两相,迁移率边缘相当于相变点,借助于研究相变问题的标度理论方法去分析,并把他的理论结果与实验做了对比,从而使莫特模型陷入了严重的危机之中。于是莫特模型之争达到了白热化的—程度。
目前,莫特模型之争吸引了很多固体物理学家,鹿死谁手还待分晓!