Study of the effect of weak periodic potential on the low-dimensional electronic transport

Abstract

이 논문에서는 유기 초전도계 중 하나인 (TMTSF)_(2)ReO_(4)에 대해서 다방면으로 연구하였다. ReO_(4) 음이온은 정사면체 구조를 갖기 때문에 낮은 온도에서 특정 방향의 결정축을 따라서 정렬하는 성질을 갖는다. 이 정렬에 의해서 생기는 초격자(superstructure)포텐셜이 전기적 성질에 상당한 영향을 미칠 수 있음을 밝혀내고자 한다. (TMTSF)_(2)ReO_(4)에서는 Lebed 공명효과가 c^(*)축으로부터 상당히 멀리 떨어져 있는 각도에서까지 선명하게 나타난다. 공명효과가 생기는 마법각(magic angle)은 특별한 규칙을 따르는 것으로 보였는데 p와 q가 모두 홀수일때만 나타나는 것으로 밝혀졌다. 이 현상을 설명하기 위해서 독특한 파수벡터(0,1/2,1/2)를 가진 음이온 정렬에 기초를 둔 간단한 모델을 제시했다. 이 모델에서는 지금까지의 통념과는 달리 가장 전도도가 나쁜 영향을 따라서 생기는 초격자를 비중있게 고려해야 함을 보여준다. 또한, 압력에 따른 각도 의존적 자기저항의 변화는 기존에 보고된 압력에 의해서 유도되는 배경저항의 전이가 사실이 아님을 규명해 주었다. 그리고 놀랍게도 자기장의 방향에 따라서 자기장에 대한 저항의 의존도가 매우 다르게 나타난다는 사실을 발견하였다. 예를 들면 저항이 자기장에 대해서 음의 기울기를 보여준다거나, 거의 변화가 없다거나, 혹은 저항을 서로 다른 승수를 가진 자기장의 멱함수로 표현할 수 있다라는 점이다. 이들 중 몇가지는 시료의 결정구조인 삼사정계(triclinic system)로 간단히 이해될 수 있지만 나머지는 아직 해결되지 않은채 남아있다. Bechgaard 염에서 나타나는 흥미로운 성질 중에 하나인 양자 홀 효과도 (TMTSF)_(2)ReO_(4)에서 연구하였다. 특이하게도 상대적으로 낮은 압력에서 음의 정수로 특징지워지는 여러 개의 양자화된 홀 상이 분명하게 관찰되었다. 서로 다르게 변형된 두 쌍의 페르미면을 도입함으로써 실험에서 관측된 양자 홀 효과를 해석하고자 하였다. ;The organic superconductor (TMTSF)_(2)ReO_(4) has been extensively studied. ReO_(4) anions form tetrahedra and order alternately along some crystallographic directions at low temperature. In this study we have tried to show that the resulting superstructure potential makes a profound effect on its electronic properties. Lebed resonances re clearly developed until large angle from the c^(*)-axis in (TMTSF)_(2)ReO_(4). The magic angles are revealed to follow a special rule that resonances appear only when both p and q are odd integers. A simple explanation for this phenomenon, based on the unique anion ordering with wavevector (0,1/2,1/2), is presented. It is shown that the superstructure along the least conducting direction should be taken into consideration. Study on the pressure dependence of angular magnetoresistance does not reveal any pressure-induced crossover on its background. Another striking finding is that magnetoresistance shows a variety of field dependence such as negative coefficient, almost constant, power law with various exponents, and so on, depending on field directions. Some of them can be simply explained from the triclinic structure of samples, but the rest are left as open questions. The quantum Hall effect, which is one of the most interesting properties in Bechgaard salts, is studied in (TMTSF)_(2)ReO_(4). The exceptionally well quantized Hall states with negative indices appear at relatively low pressure. Two kinds of differently modified Fermi surfaces are purposed to explain the quantum Hall effect.