在什么条件下绝缘体能转变成导体？
前面几位答主做了很好的回答，下面将说一个金属——绝缘体——金属转变的例子，再简单说下mott转变。 这项工作由Ivan I. Naumov and Russell J. Hemley发表在PRL上 Origin of Transitions between Metallic and Insulating States in Simple Metals 论文摘要 Unifying principles that underlie recently discovered transitions between metallic and insulating states in elemental solids under pressure are developed. Using group theory arguments and first-principles calculations, we show that the electronic properties of the phases involved in these transitions are controlled by symmetry principles. The valence bands in these systems are described by simple and composite band representations constructed from localized Wannier functions centered on points unoccupied by atoms, and which are not necessarily all symmetrical. The character of the Wannier functions is closely related to the degree of  s−p(−d) hybridization and reflects multicenter chemical bonding in these insulating states. The conditions under which an insulating state is allowed for structures having an integer number of atoms per primitive unit cell as well as reentrant (i.e., metal-insulator-metal) transition sequences are detailed, resulting in predictions of behavior such as phases having band-contact lines. The general principles developed are tested and applied to the alkali and alkaline earth metals, including elements where high-pressure insulating phases have been reported (e.g., Li, Na, and Ca). 大概是在说 最近发现，元素固体在压力下的金属—绝缘态之间转变的统一原理得到发展。利用群论理论和第一原理计算，我们证明了这些跃迁过程中所涉及的相的电子性质是由对称原理所控制的。这些系统中的价带由简单的组合表示法描述，由局部的Wannier函数构造，以原子的点为中心，而这些点并不一定都是对称的。Wannier函数的特征与s-p（-d）杂化的程度密切相关，并反映了这些绝缘状态下的多中心化学键合。一个绝缘态允许的结构，每个晶胞有整数原子数的结构，以及可重复的金属-绝缘金属转变序列，这导致了一些行为的预测，例如带接触的相。所发展的一般原理被测试和应用于碱金属和碱土金属，包括已经报道了高压绝缘相（例如Li，Na和Ca）的元素。 >>>>>>>>>后面再补一点mott相变的内容 mott transition至今仍是一个未能充份理解的现象，只知道它发生在转移金属硫族化合物和金属氧化物的过程中。受热驱动下可以发生金属—绝缘体转变。莫特转变是凝聚态中的金属 - 非金属转变。 由于电场的作用，势能在原子的平衡位置附近变得更尖锐（指数地），电子变得局域化，并且不再能够传导电流。 Mott绝缘体 * 在一定的条件下，一个基态是绝缘体的晶体，如果忽略关联能，则可能错误地把它当作金属 * 这样的绝缘体称为Mott绝缘体，这种金属——绝缘体的转变称为Mott转变 * MnO、CoO、NiO等就是这样的绝缘体 * 高温超导大多是这种掺杂Mott绝缘体 考察单电子孤立原子，互相靠拢形成一维晶体 * 原子互相靠近，孤立原子的分裂能级展宽成能带 * 假定能带宽度在-B/2到B/2的能量范围，总带宽为B • 电子填充能带至半满时，即从-B/2填充到0 * 电子平均能为-B/4，即比孤立原子能级下降了-B/4 * 也即由于原子互相靠拢，平均每个电子获能B/4 相对于孤立原子，能级下降就是金属的内聚力 * 原因是波函数交迭成扩展态，平滑，因而电子动能减少（与波矢k有关），总能量减少 • 显然，带宽B与原子交叠因而与晶格常数有关，a趋于无穷大，B趋于0。 轨道全空、或单电子占据、或双电子占据的几率分别是1/4、1/2、1/4。 因此，要使单电子占据变成双电子占据或轨道全空，每个电子平均势能消耗为U/4。退局域得到能量B/4，局域化需能量U/4，因此如果U>B，将发生关联引起的局域 Mott转变的条件就是看U>B，还是B>U * U对原子间距不敏感。当原子间距增大，能带变窄，即B减小；因此U>B时，将出现Mott转变，金属绝缘体。反之，当原子靠拢，能带变宽， 即B增大，B>U时，将从绝缘体变为金属 未完....  晶体周期性，由Bloch定理，才导致电子共有化，如果无序呢？ * 杂质，缺陷等都会导致周期性破缺，会在禁带中导致局域态 • Anderson提出，无序可导致局域态 * 如果局域态正好处于费米能级Anderson绝缘体！ • 无序分类 * 成分无序，拓扑无序，结构无序、关联无序，等等 1958年Anderson在“物理评论”上发表了一篇题为“扩散在某些无规格子中的消失”的文章，这篇文章开创了物理学的一个新领域，也正是这篇文章使人们对电子在无序体系中的行为特征有了初步了解。Anderson指出，处在局域态上的电子对传导没有贡献，随无序度增加，体系电子态会局域化。后人称这种局域化为Anderson局域化(Andersonlocalization)。这样，改变系统的无序度，可使系统由金属型变为绝缘体，人们称这类转变为Anderson转变(Anderson transition)。他考虑电子在一维(1D)点阵上运动，点阵位具有随机势，电子只被允许在最邻近位间跃迁。结果表明，如果无序很强，波函数可以变成按指数局域化。1979年 Anderson 又和Abrahams等发表文章提出了一种著名的局域标度理论，此理论证实，对于无相互作用、存在非关联无序 的所有1D、2D系统，只要存在任意大小的无序，波函数都是指数衰减的。仅在3D中，单电子态可以在弱局域或态密度足够小的情形保持扩展态。 基本思想 具有严格周期性的有序晶格其波函数具有平移不变性，满足Bloch定理，电子处于扩展态。 所有电子在有序晶格中作公有化运动－>扩展态 在晶体中引入缺陷—>周期性结构破坏—>局域在杂质附近 此时，波函数是指数衰减形式 大体来说，就是杂质或缺陷导致周期性结构破坏，电子的 Bloch 波函数需要修正。随着杂质浓度升高，电子波函数将发生衰减，逐渐从扩展态转变为局域态。结果就是金属变为绝缘体。 Anderson 局域 无平移对称性，波矢k不再是描述电子态的好量子数 TBA(紧束缚近似)—>无序系统 单价原子，排列成如图的一维晶体。如果每隔一个原子发生了如图的原子移动。用空晶格模型+微扰方法，分析原子结构变化前后的能带变化，并得到能带示意图。  原胞变大，布里渊区变小，原来一条能带折叠成两条能带，根据微扰方法，边界上简并的能 带将发生分裂。原来原胞内只一个原子，一个电子；现在原胞内有两个原子，两个电子原 半满的能带，现在全满，导带变为了新的价带+空带，金属将变为绝缘体。