Квантовый эффект Холла в квазиодномерных проводниках
В этом случае сила Лоренца, действующая на носители тока, приводит к движению последних перпендикулярно направлению тока, накоплению отрицательного и положительного заряда на противоположных гранях материала и созданию поперечной разности потенциалов (холловское напряжение). В плоском проводнике (то есть в 2D электронном газе) в системе проявляется квантовые эффекты: зависимость холловского сопротивления (отношения холловского напряжения к силе текущего тока) от напряжения имеет характер плато.
Рис. 1. Зависимость холловского сопротивления ρxy в плоскости xy от угла приложения θ магнитного поля величины B. Магнитное поле прикладывалось в плоскости yz, и θ отсчитывалось от оси z. Данная зависимость имеет осциллирующий характер и ρxy меняет знак когда поле приложено под так называемыми «магическими углами», отмеченными пунктирными линиями с индексом p. Плоскости, отвечающие магическому углу с индексом p, изображены на вставке к рисунку золотистыми цветоми.
В связи с вышесказанным, возможности наблюдения эффекта Холла в квазиодномерных проводниках кажутся маловероятными. Однако группа японских ученых в работе [1] сообщили о наблюдении эффекта Холла в квазиодномерном органическом проводнике (TMTSF)2ClO4. Присутствие органических лигандов в данном соединении ограничивает движение носителей тока в одном направлении. Монокристаллы данного соединения помещались в магнитные поля, направленные перпендикулярно направлению расположения цепочек (рис. 1). Оказалось, что с изменением направления поля, холловское сопротивление осциллирует между положительными и отрицательными значениями, обращаясь в ноль в тех случаях, когда поле направленно под так называемыми «магическими углами». Если провести под данными углами плоскости (рис. 1), то последние будут включать в себя цепочки из каждого соседнего слоя, что позволяет обосновать данное поведение холловского сопротивления как движение электрических зарядов в данных плоскостях. В качестве механизма представленного нового типа холловского эффекта, авторы работы [1] выдвинули предположение о реализации в системе резонансов орбитального движения электронов при приложении поля под магическими углами.
1. Kaya Kobayashi, H. Satsukawa, J. Yamada, T. Terashima, and S. Uji Phys. Rev. Lett. 112, 116805 (2014)