{"title":"Влияние релаксации спиновых корреляций на проводимость органических полупроводников с прыжковым транспортом / Шумилин А.В., Бельтюков Я.М.","authors":"","doi":"10.34077/semicond2019-312","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"В течении длительного времени большинство теоретических работ посвященных прыжковой\nпроводимости основывались на приближении среднего поля. В рамках этого приближения среднее\nпроизведение двух чисел заполнения i j nn заменяют на произведение средних nn ji . Таким образом,\nне учитываются корреляции чисел заполнения\nji i j nnnn . Несмотря на то, что такое приближение\nочень удобно и позволило получить большое количество\nправильных результатов, оно не является контролируемым\nи не может быть обосновано в реальных веществах.\nНедавно возникла серьезная причина вернуться к\nизучению корреляций в прыжковой проводимости и\nпостроить теорию, выходящую за рамки среднего поля. Во\nмногих органических полупроводниках было обнаружено\nсильное магнетосопротивлении (~10%) в слабых полях 10-\n100гс. Этот эффект получил название «органическое\nмагнетосопротивление» или «OMAR».Форма зависимости\nпроводимости от поля позволила связать это магнетосопротивление с влиянием поля на спиновую\nрелаксацию. Тем не менее, при комнатной температуре магнитное поле 100гс не может приводить к\nсколь-нибудь заметной намагниченности, и было неясно, как связать скорость спиновой релаксации и\nпроводимость.\nВ работе [1] было показано, что такая связь возникает в теории при выходе за пределы\nприближения среднего поля. Вне равновесия за счет электрического поля могут возникать спиновые\nкорреляции, влияющие на электрический ток. В органических полупроводниках основным\nмеханизмом релаксации спина (и спиновых корреляций) является сверхтонкое взаимодействие с\nядерными спинами. Внешнее магнитное поле 10-100гс может сильно замедлить подобную спиновую\nрелаксацию и таким образом повлиять на проводимость даже при комнатных температурах. В работе\n[1] было показано, что выход за рамки среднего поля даже при очень грубых приближениях\nпозволяет описать этот эффект.\nТем не менее, законченная картина OMAR-а может быть основана только на последовательной\nтеории неравновесных корреляций в прыжковой проводимости. В рамках нашей работы мы строим\nтакую теорию. Основываясь на цепочке уравнений Боголюбова, мы выводим систему кинетических\nуравнений, связывающих средние числа заполнения и корреляции различных порядков, как\nзарядовые, так и спиновые. Во многих случаях наша система уравнений может быть сведена к\nэквивалентной электрической схеме, обобщающей сетку сопротивлений Миллера-Абрахамса. Эту схему мы изучаем с помощью численного решения уравнений Кирхгофа. С помощью\nнашего подхода мы строим теорию органического магнетосопоротивления, а также изучаем влияние\nзарядовых корреляций на проводимость и распределение токов в веществах с прыжковой\nпроводимостью в режиме закона Мотта.","PeriodicalId":213356,"journal":{"name":"Тезисы докладов XIV РОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ПО ФИЗИКЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ «ПОЛУПРОВОДНИКИ-2019»","volume":"17 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2019-08-20","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Тезисы докладов XIV РОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ПО ФИЗИКЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ «ПОЛУПРОВОДНИКИ-2019»","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.34077/semicond2019-312","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}
引用次数: 0
Abstract
В течении длительного времени большинство теоретических работ посвященных прыжковой
проводимости основывались на приближении среднего поля. В рамках этого приближения среднее
произведение двух чисел заполнения i j nn заменяют на произведение средних nn ji . Таким образом,
не учитываются корреляции чисел заполнения
ji i j nnnn . Несмотря на то, что такое приближение
очень удобно и позволило получить большое количество
правильных результатов, оно не является контролируемым
и не может быть обосновано в реальных веществах.
Недавно возникла серьезная причина вернуться к
изучению корреляций в прыжковой проводимости и
построить теорию, выходящую за рамки среднего поля. Во
многих органических полупроводниках было обнаружено
сильное магнетосопротивлении (~10%) в слабых полях 10-
100гс. Этот эффект получил название «органическое
магнетосопротивление» или «OMAR».Форма зависимости
проводимости от поля позволила связать это магнетосопротивление с влиянием поля на спиновую
релаксацию. Тем не менее, при комнатной температуре магнитное поле 100гс не может приводить к
сколь-нибудь заметной намагниченности, и было неясно, как связать скорость спиновой релаксации и
проводимость.
В работе [1] было показано, что такая связь возникает в теории при выходе за пределы
приближения среднего поля. Вне равновесия за счет электрического поля могут возникать спиновые
корреляции, влияющие на электрический ток. В органических полупроводниках основным
механизмом релаксации спина (и спиновых корреляций) является сверхтонкое взаимодействие с
ядерными спинами. Внешнее магнитное поле 10-100гс может сильно замедлить подобную спиновую
релаксацию и таким образом повлиять на проводимость даже при комнатных температурах. В работе
[1] было показано, что выход за рамки среднего поля даже при очень грубых приближениях
позволяет описать этот эффект.
Тем не менее, законченная картина OMAR-а может быть основана только на последовательной
теории неравновесных корреляций в прыжковой проводимости. В рамках нашей работы мы строим
такую теорию. Основываясь на цепочке уравнений Боголюбова, мы выводим систему кинетических
уравнений, связывающих средние числа заполнения и корреляции различных порядков, как
зарядовые, так и спиновые. Во многих случаях наша система уравнений может быть сведена к
эквивалентной электрической схеме, обобщающей сетку сопротивлений Миллера-Абрахамса. Эту схему мы изучаем с помощью численного решения уравнений Кирхгофа. С помощью
нашего подхода мы строим теорию органического магнетосопоротивления, а также изучаем влияние
зарядовых корреляций на проводимость и распределение токов в веществах с прыжковой
проводимостью в режиме закона Мотта.