Techniklexikon

Friedel-Oszillationen

Festkörperphysik, periodische Schwankungen der Leitungselektronendichte um ein Ion in einem Festkörper. Eine anfänglich homogene Elektronendichte wird durch die Ladung eines Ions gestört. Um die Ionenladung abzuschirmen, müssen die Elektronen ihren Energiezustand ändern. Wegen des Pauli-Prinzips kann eine Umbesetzung von Elektronen nur zwischen Energiezuständen nahe der Fermi-Energie erfolgen, so dass nur Elektronen mit bestimmten Wellenlängen angeregt werden können. Damit ist die Abschirmung der Ionenladung zunächst unvollständig, so dass weitere Elektronenwolken um das Ion polarisiert werden und auf diese Weise eine periodische Ladungsverteilung um das Ion entsteht, die mit der sogenannten Friedel-Wellenlänge l_F oszilliert. Durch die periodische Elektronendichte um ein Ion i (Abb.) besteht mit einem zweiten Ion j, dessen abschirmende Elektronenwolke nicht eingezeichnet ist, eine indirekte Wechselwirkung. Entsprechend der Elektronenverteilung oszilliert auch das Wechselwirkungspotential f zweier Ionen im Abstand r mit der Friedel-Wellenlänge l_F:

mit k_F = 2/l_F. Die Friedel-Oszillationen nehmen auch Einfluss auf die RKKY-Wechselwirkung zwischen den Spins der Ionen.

Friedel-Oszillationen der Dichteverteilung von Leitungselektronen um das Ion i.