THE INHOMOGENEOUS TRANSPORT REGIME AND METAL-NONMETAL TRANSITIONS IN DISORDERED MATERIAL

Résumé
Nous avançons une représentation physique pour les changements apparemment continus dans la structure électronique et les propriétés de transport, observés au cours des transitions métal-non métal, se produisant dans les nombreux matériaux désordonnés. Des déformations structurales ayant pour origine des fluctuations de densité, des modifications de liaisons, la formation de composés ou d'agglomérats, peuvent se traduire par une non-homogénéité microscopique locale dans la structure électronique de tels matériaux. Quand la courte distance de corrélation - de Debye - pour les fluctuations est suffisamment grande, celles-ci peuvent être considérées comme statistiquement indépendantes. De plus en prenant les phases électroniques au hasard, à l'échelle de variation de la configuration locale, on peut définir une structure électronique locale et des fonctions locales appropriées. Finalement quand les effets quantiques produits par effet tunnel, et quand les corrections d'énergie cinétique sont petits, l'image semi-classique est applicable. En conséquence nous pouvons considérer un régiment de transport non homogène dans lequel des effets de percolation se traduisent par un changement continu des propriétés de transport. Une version généralisée de la théorie du milieu effectif pour la conductivité thermique, l'effet Hall, et le pouvoir thermoélectrique, a été utilisée pour analyser plusieurs classes de matériaux subissant une transition continue métal-non métal. Une application détaillée de la théorie est présentée pour des systèmes à un constituant tels que Hg liquide étendu et Te liquide, ainsi que pour des systèmes binaires tels que alliages métalliques et solutions métal-ammoniaque.

Abstract
We advance a physical picture for the apparently continuous changes in the electronic structure and transport properties observed during the course of the metal-nonmetal transitions occurring in many disordered materials. Structural nonuniformities originating from density fluctuations, bonding modifications, compound formation or clustering may result in local microscopic inhomogeneities in the electronic structure in such materials. When the Debye short correlation length for the fluctuations is sufficiently large, these can be considered as statistically independent. Furthermore, given that the electronic phases are random on the scale of variation of the local configuration, one can define a local electronic structure and local response functions. Finally, when quantum effects originating from tunnelling and kinetic energy corrections are small, the semiclassical picture is applicable. Consequently, we can consider an inhomogeneous transport regime within which percolation effects result in a continuous variation in the transport properties. A generalized version of the effective medium theory for the conductivity, Hall effect, and thermal conductivity and thermoelectric power was used to analyze several classes of materials undergoing a continuous metal-nonmetal transition. A detailed application of the theory is presented for one component systems such as expanded liquid Hg and liquid Te and for two component systems such as some metallic alloys and metal-ammonia solutions.