Mágnesség és elektromos vezetés kétdimenziós

HTML
DOWNLOAD

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Mágnesség és elektromos vezetés kétdimenziós"

Andrea Takácsné
9 évvel ezelőtt
Látták:

1 Mágnesség és elektromos vezetés kétdimenziós molekulakristályokban Jánossy András Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Fizikai Intézet, Fizika Tanszék Kondenzált Anyagok MTA-BME Kutatócsoport

Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Fizikai

2 Ágnes Antal 1 Titusz Fehér 1 Erzsébet Tátrainé Szekeres 1 Ferenc Fülöp 1 Richárd Gaál 2 Bálint Náfrádi 1,2,4 László Forró 2 Cécile Mézière 3 Patrick Batail 3 1 Budapest University of Technology and Economics, Institute of Physics, Hungary 2 Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Switzerland 3 Laboratoire de Chimie et Ingénierie Moléculaire d'angers, CNRS Angers, France 4 Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart, Germany

of Physics, Hungary 2 Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Switzerland 3 Laboratoire de Chimie et

3 ESR spectrometer 2007 January Mihály Karaszi Dario Quintavalle Titusz Fehér Kálmán Nagy András Jánossy BUTE, 2007

4 2007 March Agnes Antal

5 egy nem jellemző példa ET-Cl fázis diagram Mott fém szigetelő átmenet elektron hopping frekvencia mérése ESR spektroszkópiával (Mire jó?)

6 Kétdimenziós molekula kristály szigetelő réteg esetleg mágneses elektromosan vezető szupravezető vagy mágneses réteg

7 Egy nem tipikus példa: λ-(bets) 2 FeCl 4 külső mágneses tér mágneses réteg FeCl 4 mágneses szigetelő vagy fém, szupravezető BETS

8 Egy nem tipikus példa: λ-(bets) 2 FeCl 4 Mágnesestér indukált szupravezetés insulating antiferromagnet Temperature (K) superconductor Magnetic field (T) NHMFL, Tallahassee Balicas et al PRL

9 Egy nem tipikus példa: λ-(bets) 2 FeCl 4 külső mágneses tér mágneses réteg FeCl 4 belső mágneses tér molekuláris vezető, mágneses, szupravezető réteg BETS

10 Ezen előadás: Mekkora a kölcsonhatás a rétegek között?

11 Kétdimenziós molekula kristály kémiailag azonos, alternáló rétegekkel szigetelő réteg esetleg mágneses elektromosan vezető szupravezető vagy mágneses réteg

12 Réteges szerves kristály κ-(bedt-ttf) 2 Cu[N(CN) 2 Cl (κ-(et) 2 Cl) Cu[N(CN) 2 Cl (Br) polimer c b A a B Fém-szigetelő Mott átmenet Jellemzően nyomás (kémiai nyomás) hatására mágneses szigetelőből fém

13 Nyomás-hőmérséklet fázis diagram κ-(bedt-ttf) 2 CuN(CN) 2 Cl 150 Temperature (K) Bad metal Mott átmenet Insulator Metal Weak ferromagnet Superconductor 0 0,00 0,02 0,04 0,06 0,5 1,0 Pressure (GPa)

14 BEDT-TTF molekula C 10 S 8 H 4

15 Izolált molekulák elektronszerkezete BEDT-TTF (BEDT-TTF) 2 [(BEDT-TTF) 2 ] 2+ 2e +

16 Egyszeresen töltott BEDT-TTF dimer ion [(BEDT-TTF) 2 ] 1+ elektromosan töltött: e + mágneses: S=1/2

17 Mott átmenet Kis nyomás Szigetelő paramágnes, ferro- v. antiferromágnes Nagy nyomás Fém e + e + e +

18 Mott átmenet Szigetelő paramágnes U nagy Fém W nagy +U Coulomb energia e + e + W átfedési energia e +

19 Nyomás-hőmérséklet fázis diagram κ-(bedt-ttf) 2 CuN(CN) 2 Cl Temperature (K) bad metal Mott átmenet insulator metal weak ferromagnet superconductor 0 0,00 0,02 0,04 0,06 0,5 1,0 Pressure (GPa)

20 Réteges szerves kristály κ-(bedt-ttf) 2 Cu[N(CN) 2 Cl (κ-(et) 2 Cl) Cu[N(CN) 2 Cl polimer c t II 1 elektron / ET 2 dimer b A X a B t // 100 mev ϕ ac =45

21 Réteges szerves kristály átfedési integrálok κ-(bedt-ttf) 2 Cu[N(CN) 2 Cl (κ-(et) 2 Cl) c t II b A t X a B ϕ ac =45 t // 100 mev t 0.1 mev

22 Merőleges elektron hopping mérések κ-(bedt-ttf) 2 CuN(CN) 2 Cl Temperature (K) bad metal Mott átmenet insulator metal weak ferromagnet superconductor 0 0,00 0,02 0,04 0,06 0,5 1,0 Pressure (GPa)

23 Rétegek közötti hopping mérés 1. elektron spin diffúzió (ESR) 2. elektromos vezetőképesség

24 spin diffúzió (ESR): A ν B ν : rétegek közötti hopping frekvencia merőleges elektromos vezetés: ν + ν - E elektromos tér A B j ν n(e F )E elektromos áram n(e F ) állapotsűrüség

25 ESR spektrometer ν L = GHz (Budapest, Lausanne) B, magnetic field oscillator ν L linearly polarized sample υ L ellipticaly polarized detector B, magnetic field -1/2 ν L =gµ B B/h hν L =gµ B B +1/2 M

26 Elektron spin diffúzió A ν B kis spin hopping frekvencia, ν ->független rétegek

27 Measurement of interlayer hopping ESR of 2 coupled spins A ν A = g A µ B B/h ν B ν B = g B µ B B/h g A g B

2 resolved ESR lines P=0, T=45-300 K TEKCL7 κ ET 2 CuN(CN) 2 Cl (a,b) plane ESR at 222.4GHz 250 K absorption derivative ν A ν B Ref.

28 2 resolved ESR lines P=0, T= K TEKCL7 κ ET 2 CuN(CN) 2 Cl (a,b) plane ESR at 222.4GHz 250 K absorption derivative ν A ν B Ref. ν A B 7,90 7,95 8,00 8,05 Magnetic field (T) A. Antal, BUTE, April 2008 ν < I ν A ν B I ν < 3 x 10 8 Hz Antal et al., Phys. Rev. Lett. 102, (2009)

29 Elektron spin diffúzió A ν B kis spin hopping frekvencia, ν ->független rétegek ν A = g A µ B B/h A ν ν B = g B µ B B/h B ν gyors: ν A és ν B átlagát mérjük

30 Rétegek közti spin hopping frekvencia mérése ESR ν A ν B ν >I ν A ν B I Réteg-közti spin hopping frekvencia ν A ν B ν A ν B ν I ν A ν B I ν < I ν A ν B I

31 Merőleges elektron hopping mérések κ-(bedt-ttf) 2 CuN(CN) 2 Cl Temperature (K) bad metal Mott transition insulator metal weak ferromagnet superconductor 0 0,00 0,02 0,04 0,06 0,5 1,0 Pressure (GPa)

32 Measurement of interlayer hopping Motional narrowing under pressure 210 GHz κ-et 2 -Cl T=250 K, B in (a,b) plane 0,5 0,4 Instr. Ref. 0,5 0,4 Pressure (GPa) 0,3 0,2 0,1 0,3 0,2 0,1 ν >I ν A ν B I ν I ν A ν B I pressure 0,0 experiment fit 0,0 ν < I ν A ν B I 7,42 7,44 7,46 7,48 7,50 Magnetic field (T) 7,42 7,44 7,46 7,48 7,50 Magnetic field (T)

33 Measurement of interlayer hopping Motional narrowing under pressure 420 GHz T=250 K, 14,96 TEKCl8 14,94 1,0 ν A ν B Magnetic field (T) 14,92 14,90 14,88 0,8 0,6 0,4 0,2 0 ESR spectral intensity Pressure (kbar) ν =I ν A ν B I =1.0 x10 9 s -1

34 hopping frekvencia (s -1 ) 10 5x10 9 5x10 8 5x σ ν 0,0 0,5 1,0 nyomás (GPa) σ ν n(e F ) 0,1 n(e F ) : állapotsűrüség normált vezetőképesség

35 Merőleges elektron hopping mérések κ-(bedt-ttf) 2 CuN(CN) 2 Cl, Br ET-Cl Temperature (K) bad metal Cl Br Mott átmenet insulator metal weak ferromagnet superconductor 0 0,00 0,02 0,04 0,06 0,5 1,0 Pressure (GPa)

36 ET-Cl ET-Br fém fém TEKCL8 κ ET 2 CuN(CN) 2 Cl 0 kbar B//DM tempdep GHz 250K 200K T ν 150K 100K ν K gyenge ferromágnes 4,00 4,02 4,04 4,06 4,08 4,10 Magnetic Field (Tesla) szupravezető 7,80 7,85 7,90 7,95 8,00 Magnetic field (T)

37 Merőleges elektron hopping frekvencia κ-(bedt-ttf) 2 CuN(CN) 2 Cl, Br 300 Hőmérséklet (K) Temperature (K) bad metal Fém insulator szigetelő Mott átmenet metal weak mágnes ferromagnet szupravezető superconductor 0 0,00 0,02 0,04 0,06 0,5 1,0 Pressure (GPa) Nyomás (GPa)

38 2D elektron spin diffúzió A ν B ν rétegek közötti spin hopping frekvencia T 1 spin élettartam ν < 1/T 1 2D spin diffúzió

39 2D spindiffúzió ET-Cl P=0 T x, T 2 relaxation times (ns) Temperature (K) rétegek közti hopping idő, 1/ν rétegen belüli spinélettartam, T 2

40 metal ferromagnet, superconductor, A layer 100µm 1nm metal B layer

41 Kétdimenziós molekula kristály Mennyire kétdimenziós vezető? áram áram

42 Kétdimenziós molekula kristály Mennyire kétdimenziós mágnes?

43 Kétdimenziós molekula kristály Mennyire kétdimenziós mágnes?

Hasonló dokumentumok

Nem konvencionális mágnesek elektronspin-rezonanciája a PF63954 azonosítójú OTKA pályázat zárójelentésének részletes szakmai beszámolója

Nem konvencionális mágnesek elektronspin-rezonanciája a PF63954 azonosítójú OTKA pályázat zárójelentésének részletes szakmai beszámolója 1. Bevezetés A kutatás fő céljául egyes nem konvencionális mágneses