アンダーソン局在とは

アンダーソン局在とは、原子の並びが乱れた物質の中で、電子の波が乱れによって何度も反射されて干渉し合い、ある狭い場所に閉じ込められて動けなくなる現象です。1958年に米国の物理学者P. W. アンダーソンが理論的に示し、1977年のノーベル物理学賞の対象になりました。

通常の結晶では、電子は結晶全体に広がった波として動けるため電気を通します。ところが乱れが強くなると、エネルギーの状態は存在していても電子が局在して移動できなくなり、物質は絶縁体のようにふるまいます。動ける状態と局在した状態の境目のエネルギーを移動度端と呼び、乱れの強さによって金属から絶縁体へ移り変わる現象（アンダーソン転移）が起こります。

半導体では、アモルファスシリコン（a-Si:H）を理解するための基本の考え方です。アモルファスシリコンのバンドの端には局在した状態が裾のように広がり（バンドテール）、電子はそこをホッピングで移動するため、結晶シリコンより移動度が大幅に低くなります。液晶ディスプレイのアモルファスシリコンTFTが、多結晶シリコンや酸化物のTFTより遅いのもこのためです。弱い乱れで現れる前兆（弱局在）は、薄い金属膜の磁気抵抗の測定でも観測されます。