Peierls畸變

1955年Peierls從理論上預言：一維金屬是不穩定的，在低溫下會發生晶格畸變，並伴隨產生電子電荷密度的空間性調製，形成所謂的電荷密度波（charge density wave，簡稱CDW）。

定義

當調製波矢 q=2KF 時（KF為費米波矢），布里淵區邊界與費米面完全“套迭” ，打開一個能隙，此時電子體系由於能隙形成而降低的能量大於因晶格畸變而產生的彈性能，整個電子晶格體系的能量降低，導致體系從導體到半導體的轉變，即 Peierls相變。

擴展

Peierls畸變

Peierls畸變

假定一維系統是由晶格常數為 a 的原子組成，每個原子帶一個傳導電子，電子波函式滿足周期條件；費米能量恰好位於能帶1/2處，空能級和占據能級各一半，能帶在0K下是半滿的。當晶格發生畸變，晶格常數由a變為2a，在費米面上打開了一個能隙，系統總能量降低。畸變後的晶格對應的布里淵區邊界與 kF重合，系統從能量較高的金屬態變為能量較低的半導體態。即若一維系統的布里淵區邊界與 kF不重合，就會由於CDW的漲落而發生Peierls相變。

英文參考文獻

A metal-insulator transition in quasi one-dimensional solids that occurs as a result of a band gap opening up at the Fermi energy due to a displacive distortion of the regular array increasing the unit cell length, usually a dimerization; the decrease in electronic energy outweighs the increase in lattice energy.