半導体用語集
アンダーソン局在
英語表記：Anderson localization
結晶に含まれる不純物などによる不規則なポテンシャルが電子に働く場合，不規則さがある値を超す時にみられる電子の波動関数の空間的な局在をいう。1958年，P. W. Andersonが指摘した。これに対し，完全結晶の金属や半導体では，伝導電子や価電子の波動関数は結晶全体に広がったブロッホ関数になる。三次元系で不規則ポテンシャルがあまり強くない場合，エネルギー帯の上下端部には波動関数が局在して移動度が0の領域が存在するが，中央部では波動関数が広がっていて有限の移動度を持つ。両領域の境界を移動度端（mobility edge）という。電子のフェルミ準位が波動関数の広がった領域にあれば，電子系は金属的な電気伝導を示すが，局在領域にあれば絶縁体になる。不純物濃度などを変えることによりフェルミ準位（または移動度端）を連続的に変化させると，両者が一致するところで伝導率の急激な変化（金属-非金属転移）が起こる。このような現象は半導体の不純物伝導でみられる。一次元系および二次元系では，不規則ポテンシャルの強さによらず，波動関数はつねに局在する。
アンダーソン局在は，低温で電子波の位相のコヒーレンスが系全体にわたって保たれている時，不規則ポテンシャルが時間反転対称性を持つと，散乱された電子波の量子干渉効果により電子波が定在波を形成してしまうことにより引き起こされる。したがって，局在は引力ポテンシャルを持った散乱体のみならず，斥カボテンシャルを持った散乱体でも起こる。有限温度では電子-フォノンまたは電子間相互作用による電子の非弾性散乱が干渉効果を妨げるので局在が弱まるが，温度が下がると非弾性散乱が弱くなるため抵抗が増大する。磁場を印加すると，磁場は時間反転対称性を破るので，干渉効果を妨げ抵抗の減少（負の磁気抵抗）がみられる。この負の磁気抵抗効果を測定することにより，逆に電子波の位相が保たれる典型的な距離（位相コヒーレンス長）を求めることもできる。
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