Probing Unconventional Transport Regimes in Delafossite Metals (Springer Theses)

این پایان نامه مطالعات عمیق انتقال الکترونیکی قابل توجه در فلزات دلافوسیت با رسانایی فوق العاده بالا PtCoO_2 و PdCoO_2 را با استفاده از ابزار ریزساختار پرتو یون متمرکز (FIB) توصیف می کند. علیرغم اینکه برای اولین بار بیش از 50 سال پیش سنتز شد، سؤالات مهمی در مورد منشا رسانایی غیرمعمول بالای این ترکیبات و پیامدهای خواص منحصر به فرد آنها برای حمل و نقل الکترونیکی غیر متعارف، مانند آنچه در رژیم بالستیک وجود دارد، باقی می ماند. این پایان نامه هر دو حوزه را مورد بررسی قرار می دهد.

تابش الکترونی پرانرژی برای بررسی اثرات وارد کردن عمدی عیوب نقطه ای به PdCoO_2 و PtCoO_2 استفاده می شود و نشان می دهد که مقاومت بسیار کم این موارد مواد از خلوص فوق العاده به اندازه 1 نقص در 120000 اتم سرچشمه می گیرند، به جای یک مکانیسم جدید سرکوب پراکندگی. علاوه بر این، مطالعات حمل و نقل الکترونیکی در مربع‌های مقیاس میکرونی این فلزات نشان می‌دهد که سطوح فرمی شش ضلعی گسترده آنها نه تنها منجر به رفتار بالستیک دوربرد می‌شود، بلکه به پدیده‌های رژیم بالستیک جدیدی منجر می‌شود که در مواد با سطح فرمی با تقارن بالاتر قابل مشاهده نیست.

This thesis describes in-depth studies of the remarkable electronic transport within the ultrahigh conductivity delafossite metals PtCoO_2 and PdCoO_2 using the tool of focused ion beam (FIB) microstucturing. Despite being first synthesised over 50 years ago, important questions remain regarding both the origin of the unusually high conductivity of these compounds and the consequences of their unique properties for unconventional electronic transport, such as that within the ballistic regime. The thesis explores both these areas.

High-energy electron irradiation is used to examine the effects of deliberately introducing point defects into PdCoO_2 and PtCoO_2, demonstrating that the extremely low resistivity of these materials stems from an extreme purity as high as 1 defect in 120,000 atoms, rather than a novel scattering suppression mechanism. In addition, studies of the electronic transport in micron-scale squares of these metals show that their broadly hexagonal Fermi surfaces lead not only to long range ballistic behaviour but novel ballistic regime phenomena which cannot be observed in materials with a higher-symmetry Fermi surface.