无序系统局域化标度理论以长度为的
维块体电导
为描述定域化特征的唯一标量建立标度方程:
…(1)
此标度方程首先假定在远大于1和远小于1的极限下,电导分别为:
…(2)
…(3)
式中均为常数。其次,假定
仅仅是电导
的函数;最后,假设在两个极限之间的
随电导是单调连续变化,如图所示(
)。
对于,电导
随着长度
增大,在热力学极限下
,体系为金属;对于
,电导
随着
的增大快速减小,在热力学极限下
,体系为绝缘体。对于
, 电导
不随着长度
变化,体系处于临界点。从图可以看出,只有在空间维度
的情况下, 才存在
,体系才存在金属态。对于空间维度
和
的情况,体系所有态都是局域的。进一步研究发现,这一结论只在体系没有磁场、自旋轨道耦合和电子-电子相互作用等条件下才成立。 例如,研究者在高质量的二维电子气样品中观测到电子-电子相互作用引起的金属绝缘体相变;存在强自旋轨道耦合、强磁场的低维体系特别是拓扑材料体系,
出现非单调的行为,体系可以存在金属绝缘体相变。