चार्ज-ट्रांसफर इंसुलेटर



चार्ज-ट्रांसफर इंसुलेटर, प्रकार के सामग्रियाँ हैं जिनका अनुमान बांध सिद्धांत के अनुसार परम्परागत बैंड सिद्धांत के अनुसरण करता है, किन्तु जो वास्तविकत: चार्ज-ट्रांसफर प्रक्रिया के कारण इंसुलेटर्स होते हैं। मॉट इंसुलेटर के विपरीत, जहां इंसुलेटिंग गुण इकाई कोशिकाओं के मध्य इलेक्ट्रॉनों के घूमने से उत्पन्न होते हैं, चार्ज-ट्रांसफर इंसुलेटर में इलेक्ट्रॉन इकाई कक्ष के अंदर एटम्स के मध्य चलते हैं। मॉट-हबर्ड स्थितियों में, इलेक्ट्रॉनों के लिए दो आसन्न धातु साइटों (ऑन-साइट कूलम्ब इंटरैक्शन U) के मध्य स्थानांतरित करना आसान है; यहां हमारे पास कूलम्ब ऊर्जा U के अनुरूप उत्तेजना है

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

चार्ज-ट्रांसफर स्थितियों में, उत्तेजना आयन (उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन) p स्तर से धातु d स्तर तक चार्ज-ट्रांसफर ऊर्जा Δ के साथ होती है:

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

U का निर्धारण धनायन संयोजकता इलेक्ट्रॉनों के मध्य प्रतिकारक/विनिमय प्रभावों द्वारा किया जाता है। Δ को धनायन और ऋणायन के मध्य रसायन विज्ञान द्वारा समर्थित किया जाता है। महत्वपूर्ण अंतर ऑक्सीजन p इलेक्ट्रॉन छिद्र का निर्माण होता है, जो 'सामान्य' से आयनिक  स्थिति में परिवर्तिति का प्रतिनिधित्व करता है। इस स्थितियों में लिगेंड छेद को अधिकांशतः  $\underline{L}$  रूप में दर्शाया जाता है।

मोट-हबर्ड और चार्ज-ट्रांसफर इंसुलेटर्स के मध्य भिन्नता को ज़ानेन-सवात्ज़की-एलन (ज़ेडएसए) योजना का उपयोग करके किया जा सकता है।

एक्सचेंज इंटरैक्शन
मॉट इंसुलेटर के अनुरूप, हमें चार्ज-ट्रांसफर इंसुलेटर में सुपरएक्सचेंज पर भी विचार करना होता है। योगदान मॉट स्थितियों के समान होता है: संक्रमण धातु स्थल से दूसरे तक इलेक्ट्रॉन का उछलना और फिर उसी तरह वापस आना। इस प्रक्रिया को इस प्रकार लिखा जा सकता है

$$d^n_ip^6d^n_j \rightarrow d^n_ip^5d^{n+1}_j \rightarrow d^{n-1}_ip^6d^{n+1}_j \rightarrow d^n_ip^5d^{n+1}_j \rightarrow d^n_ip^6d^n_j$$.

इसके परिणामस्वरूप विनिमय स्थिरांक के साथ प्रतिलौहचुंबकत्व विनिमय (नॉनडीजेनरेट d स्तरों के लिए) होगा

$$J = J_{dd}$$.

$$J_{dd} = \frac{2t^2_{dd}}{U_{dd}} = \cfrac{2t^4_{pd}}{\Delta_{CT}^2U_{dd}}$$

चार्ज-ट्रांसफर इंसुलेटर स्थितियों में

$$d^n_i p^6d^n_j \rightarrow d^n_i p^5d^{n+1}_j \rightarrow d^{n+1}_i p^4d^{n+1}_j \rightarrow d^{n+1}_i p^5d^n_j \rightarrow d^n_i p^6d^n_j$$.

यह प्रक्रिया भी अन्तर-आधिक्युत आदान-प्रदान $$J_{pd}$$ उत्पन्न करेगी :

$$J_{pd} = \cfrac{4t^4_{pd}}{\Delta^2_{CT}\cdot\left(2\Delta_{CT}+U_{pp}\right)}$$

इन दो संभावनाओं के मध्य का अंतर मध्यवर्ती अवस्था है, जिसमें पहले विनिमय के लिए लिगैंड छेद होता है ($$p^6\rightarrow p^5$$) और दूसरे के लिए दो ($$p^6\rightarrow p^4$$)।

कुल आदान-प्रदान ऊर्जा दोनों योगदानों के योग का परिणाम होती है:

$$J_{total} = \cfrac{2t^4_{pd}}{\Delta^2_{CT}} \cdot \left(\cfrac{1}{U_{dd}} + \cfrac{1}{\Delta_{CT} + \tfrac{1}{2}U_{pp}}\right)$$.

$$U_{dd}\text{ and } \left(\Delta_{CT}+\tfrac{1}{2}U_{pp}\right)$$ के अनुपात पर निर्भर करता है, इस प्रक्रिया पर किसी शब्द का प्रभुत्व है और इस प्रकार परिणामी स्थिति या तो मॉट-हबर्ड या चार्ज-ट्रांसफर इंसुलेटिंग है।