Влияние релаксации спиновых корреляций на проводимость органических полупроводников с прыжковым транспортом / Шумилин А.В., Бельтюков Я.М.

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.