エネルギーギャップのソースを表示

[[固体物理学]]において'''エネルギーギャップ'''とは、固体中の電子状態（の[[状態密度]]）が存在しないエネルギー範囲のことである。

== バンドギャップ ==
物質の[[バンド構造]]にエネルギーギャップが存在するとき、それを[[バンドギャップ]]と呼ぶ。
[[半導体]]の物性の多くはバンドギャップで決まるが、絶縁体や金属でもバンド構造やバンドギャップが電子物性を支配する。<ref name=Ashcroft1976>{{cite book 
| author = [[Neil Ashcroft|Neil N. Ashcroft]]
| author2= [[N. David Mermin]] 
| title = Solid State Physics 
| publisher = Saunders College 
| year = 1976 
| isbn = 0-03-083993-9}}</ref><ref name="Kittel1996">{{cite book 
| author = [[Charles Kittel]]  
| title = Introduction to Solid State Physics 
| edition = 7th
| publisher = John Wiley & Sons
| year = 1996
| isbn = 0-471-11181-3}}</ref>

== 超伝導でのエネルギーギャップ ==
[[超伝導体]]でのエネルギーギャップは、[[フェルミエネルギー]]付近の状態密度が抑えられた領域であり、その大きさはバンド構造のエネルギースケールよりも遥かに小さい。
超伝導のエネルギーギャップは、超伝導の理論的な記述における重要な側面であり、[[BCS理論]]では目立って取り上げられている。
ここでエネルギーギャップの大きさは、[[クーパー対]]の形成による2つの電子のエネルギー利得を表す。<ref name=Ashcroft1976 /><ref name=Kittel1996 /><ref name=Tinkham1996>{{cite book | author = [[Michael Tinkham]]  | title = Introduction to Superconductivity | edition = 2nd| publisher = McGraw-Hill | year = 1996| isbn = 0-07-064878-6}}</ref>
通常の超伝導体が金属状態（高温）から超伝導状態に冷却された場合、エネルギーギャップは臨界温度<math>T_c</math>以上では見られず、<math>T_c</math>でエネルギーギャップが現れ、さらに冷却するとエネルギーギャップは大きくなる。
BCS理論によれば、通常の超伝導体の絶対零度でのエネルギーギャップ<math>\Delta</math>は臨界温度<math>T_c</math>で見積もられる。<ref name=Tinkham1996 />
:<math>\Delta(T=0)=1.764 \, k_B T_c</math>
ここで<math>k_B</math>は[[ボルツマン定数]]である。

== 擬ギャップ ==
状態密度がフェルミエネルギー付近で小さくなるが完全には無くなっていない場合、{{仮リンク|擬ギャップ|en|pseudogap}}と呼ぶ。
擬ギャップは様々な物質で観測されており、その顕著な例は[[高温超伝導体]]である。<ref name=timusk1999>{{cite journal |last1=Timusk |first1=Tom |last2=Statt |first2=Bryan |title=The pseudogap in high-temperature superconductors: an experimental survey |journal=Rep. Prog. Phys. |year=1999 |volume=62 |pages=61–122 |doi=10.1088/0034-4885/62/1/002 |arxiv = cond-mat/9905219 |bibcode=1999RPPh...62...61T }}</ref>

== ハードギャップとソフトギャップ ==
状態密度が広いエネルギー範囲で消失している場合、これをハードギャップと呼ぶ。
一方で状態密度がただ一つのエネルギー値でのみ消失している（そのエネルギー値付近では小さくなっているが消失していない）場合、これをソフトギャップと呼ぶ。
ソフトギャップの典型的な例は{{仮リンク|クーロンギャップ|en|Coulomb gap}}であり、クーロン相互作用がある局所的な電子状態で見られる。<ref name=efros1975>{{cite journal |last1=[[Alexei L. Efros|Efros]] |first1=A.L. |last2=[[Boris Shklovskii|Shklovskii]] |first2=B.I. |title=Coulomb gap and low temperature conductivity of disordered systems |journal=J. Phys. C: Solid State Phys. |year=1975 |volume=8 |pages=L49 |doi=10.1088/0022-3719/8/4/003 |bibcode=1975JPhC....8L..49E }}</ref>

== 脚注 ==
{{Reflist}}

{{DEFAULTSORT:えねるきーきやつふ}}
[[Category:バンド計算]]
[[Category:超伝導]]