パイエルス転移

パイエルス転移（パイエルスてんい、）とは、金属中の電子・格子系において、格子系の変形と電子系のバンド構造変化が同時に起こる金属-絶縁体相転移のこと。ルドルフ・パイエルスによって提唱された。パイエルス転移の概略は下の参考文献を参照されたい。

温度を下げていくと、ある温度でパイエルス転移が起こる。このとき格子系では変形が起こり、弾性エネルギーが増加する（損をする）。しかし電子系では、電子格子相互作用によりフェルミ面にエネルギーギャップが開き（絶縁体）、その結果として電子系のエネルギーは減少する（得をする）。このとき全体としては、電子系でのエネルギーの得が、格子系のエネルギーの損を上回るためにパイエルス転移が起こる。

低温では格子の周期性に対応した電荷密度波を作る。また格子系の構造変化は、電子系のフェルミ面にできるだけ広範囲にエネルギーギャップを作ろうとする。

パイエルス転移はコーン異常によってフォノンのエネルギーが小さくなった結果起こるとも言える。

逆に温度を上げるとフェルミ面の上にいる電子が増え、電子系のエネルギーの得が小さくなり、ある温度で相転移を起こして電荷密度波は消える。

パイエルス転移は1次元の有機伝導体などで見られる。2次元・3次元になるとより等方的になり、フェルミ面の全ての場所でエネルギーギャップ生じるような格子変形は存在しないためである。よって電子系でエネルギーを得することが難しくなり、低温にしても電荷密度波は起こりにくくなる。

脚注 

 R.E. Peierls. “”Quantum Theory of Solids” (Oxford University Press, 1955, Revised Edition 2001. ISBN 0415375126) Chap. 5.

参考文献 
 
 長岡洋介、安藤恒也、高山一. “局在・量子ホール効果・密度波”. 岩波書店、1993. ISBN 4-00-010448-9.　 p.159, 「Ⅲ電荷密度波・スピン密度波」.
 G. Gruner. “Density Waves in Solid”, Addison-Wesley Publishing Co., 1994. ISBN 0-201-62654-3.

関連項目 

 電荷密度波
 スピン密度波

物性物理学
エポニム