(TMTSF)₂ClO₄의 양자 홀 효과에 관한 연구

Abstract

준 일차원 유기 전도체 중 하나인 (TMTSF)_(2)ClO_(4)가 자기유도스핀밀도파 상태일때 보이는 양자 홀 효과에 대해 연구하였다. (TMTSF)_(2)ClO_(4)에서의 양자 홀 효과는 시료에 가해진 자기장이 점점 증가하는 경우와 감소하는 경우에 따라 같은 자기장에서 서로 다른 홀 저항의 크기를 갖는 이력현상을 보인다. 이러한 이력현상의 원인을 알아보기 위하여 밀도파를 피닝(pinning)-디피닝(depinning)시키는 방법을 사용하였다. 펄스를 이용하여 피닝 과 디피닝을 반복시키는 방법을 컨디셔닝(conditioning)이라고 한다. 펄스의 크기를 점점 증가시킬수록 이력 폭은 점점 줄어들었으나 ρ_(xy)와 ρ_(xy)에서 예상하지 못했던 비등방성을 볼 수 있었다. 즉, ρ_(xy)에서는 이력현상이 완전히 사라지지 않는 반면 ρ_(xy)의 경우는 펄스의 크기가 2mA 일때 이력 폭이 완전히 사라졌다. 또한 이력폭이 사라지는 형태도 ρ_(xy)는 이력 폭이 점점 가운데로 좁아지는 모습을 보였고 ρ_(yx)는 자기장이 증가하는 경우의 홀 저항값에 수렴하는 형태를 보였다. 두 가지 형의 펄스를 가해보았으나 결과에는 아무런 차이를 보이지 않았으며 마찬가지로 펄스의 방향도 영향을 미치지 않았다. 이력현상이 펄스의 크기에만 영향을 받는 것은 결국 펄스에 의한 포텐셜이 영향을 미치는 것이라 볼 수 있는데 긴즈버그(Ginzburg)-란다우(Landau)이론을 도입하여 해석해보면 각각의 부위 상들이 갖는 에너지 상태들 사이에 포텐셜 장벽들이 존재하기 때문에 이력현상이 생기는 것이라고 볼 수 있다. 가해주는 펄스는 부위상들이 전이할 때 포텐셜 장벽을 넘을 수 있도록 도와주는 역할을 한다고 할 수 있으며 이러한 해석은 펄스의 크기를 증가시킬수록 이력폭이 줄어드는 결과를 잘 설명해준다. 그러나 ρ_(xy)와 ρ(_yx)의 비등방성은 아직 설명 할 수 없다.;In this thesis, the origin of hysteresis of quantum Hall effect in (TMTSF)_(2)ClO_(4) has been studied. Using the pulse conditioning method, we can reduce the hysteresis but ρ_(xy) and ρ_(yx) show different appearance each other. Indeed, in ρ_(xy) hysteresis decays exponentially to a finite value as pulse amplitude increases. To the contrary, hysteresis disappears completely in ρ_(yx) above 2 mA. Following the Ginzburg-Landau theory we understand that pulses play a role as help so that FISDW states can cross a potential barrier. Such an interpretation is in accord with the observation that the shape or direction of pulses has no effect on hysteresis behavior and character of N=3 state which is vanishes when decreaing magnetic field. Anisotropic property of ρ_(yx) is not yet explained.