STRONG NEGATIVE MAGNETORESISTANCE AND HOPPING TRANSPORT IN GRAPHENIZED NEMATIC AEROGELS

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The transport properties of nematic aerogels, which consist of oriented mullite nanofibers coated with a graphene shell, were studied. It is shown that the magnetoresistance of this system is well approximated by two contributions – negative one, described by the formula for systems with weak localization, and positive contribution, linear in the field and unsaturated in large magnetic fields. The behavior of phase coherence length on temperature obtained from the analysis of the negative contribution indicates the main role of the electron-electron interaction in the destruction of phase coherence and, presumably, the transition at low temperatures from a two-dimensional weak localization regime to a one-dimensional one. The positive linear contribution to magnetoresistance is apparently due to the inhomogeneous distribution of the local carrier density in the conductive medium. It has also been established that the temperature dependence of the resistance for graphenized aerogels with a low carbon content, when the graphene coating is apparently incomplete, can be represented as the sum of two contributions, one of which is characteristic of weak localization, and the second is described by hopping mechanism corresponding to the Efros-Shklovskii law in the case of a granular conductive medium. For samples with a high carbon content, there is no second contribution. 

About the authors

V. I. Tsebro

Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences; Kapitsa Institute for Physical Problems, Russian Academy of Sciences

Email: v.tsebro@mail.ru
Russian Federation, 119991 Moscow; 119334 Moscow

E. G. Nikolaev

Kapitsa Institute for Physical Problems, Russian Academy of Sciences

Email: nikolaev@kapitza.ras.ru
Russian Federation, 119334, Moscow

M. S. Kutuzov

Metallurg Engineering Ltd.

Email: v.tsebro@mail.ru
Estonia, 11415, Tallinn

A. V. Sadakov

Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences

Email: v.tsebro@mail.ru
Russian Federation, 119991, Moscow

O. A. Sobolevskiy

Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: v.tsebro@mail.ru
Russian Federation, 119991, Moscow

References

  1. I. Hussainova, R. Ivanov, S. N. Stamatin et al., Carbon 88, 157 (2015).
  2. R. Ivanov, V. Mikli, J. K¨ubarsepp and I. Hussainova, Key Engin. Mater. 674, 77 (2016).
  3. V. S. Solodovnichenko, M. M. Simunin, D. V. Lebedev et al., Thermochim. Acta 675, 164 (2019).
  4. В. И. Цебро, Е. Г. Николаев, Л. Б. Луганский и др., ЖЭТФ 161, 266 (2022).
  5. S. Hikami, A.I. Larkin and Y. Nagaoka, Prog. Of Theor. Phys. 63, 707 (1980).
  6. P. A. Lee and T. V. Ramakrishnan, Rev. Mod. Phys. 57, 287 (1985).
  7. N. Ramakrishnan, Y. T. Lai, S. Lara et al., Phys. Rev. B 96, 224203 (2017).
  8. J. Ping, I. Yudhistira, N. Ramakrishnan et al., Phys. Rev. Lett. 113, 047206 (2014).
  9. A. Narayanan, M. D.Watson, S. F. Blake et al., Phys. Rev. Lett. 114, 117201 (2015).
  10. W. L. Zhu, Y. Cao, P. J. Guo et al., Phys. Rev. B 105, 125116 (2022).
  11. A. L. Friedman, J. L. Tedesco, P. M. Campbell et al., Nano Lett. 10, 3962, (2010).
  12. F. Kisslinger, C. Ott, C. Heide et al., Nat. Phys. 11, 650 (2015).
  13. S. Gu, K. Fan, Y. Yang et al., Phys. Rev. B 104, 115203 (2021).
  14. Б. И. Шкловский, А. Л. Эфрос, Электронные свойства легированных полупроводников, Наука, Москва (1979).
  15. B. I. Shklovskii and A. L. Efros, in Electronic Properties of Doped Semiconductors, Vol. 45 of Springer Series in Solid-State Sciences, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg GmbH (1984).
  16. J. Zhang and B. I. Shklovskii, Phys. Rev. B 70, 115317 (2004).
  17. I. S. Beloborodov, A. V. Lopatin, V. M. Vinokur, and K. B. Efetov, Rev. Mod. Phys. 79 469 (2007).
  18. T. Hu and B. I. Shklovskii, Phys. Rev. B 74, 054205 (2006).
  19. T. Hu and B. I. Shklovskii, Phys. Rev. B 74, 174201 (2006).
  20. I. L. Aleiner, B. L. Altshuler, and M. E. Gershenson, Waves in Random Media 9, 201 (1999).
  21. L. Piraux, F. Abreu Araujo, T. N. Bui et al., Phys. Rev. B 92, 085428 (2015).
  22. B. L. Altshuler, A. G. Aronov, and D. E. Khmelnitsky, J. Phys. C: Sol. St. Phys. 15, 7367 (1982).
  23. S. Lara-Avila, A. Tzalenchuk, S. Kubatkin et al., Phys. Rev. Lett. 107, 166602 (2011).
  24. A. M. R. Baker, J. A. Alexander-Webber, T. Altebaeumer et al., Phys. Rev. B 86, 235441 (2012).
  25. F. V. Tikhonenko, D. W. Horsell, R. V. Gorbachev, and A. K. Savchenko, Phys. Rev. Lett. 100, 056802 (2008).
  26. D.-K. Ki, D. Jeong, J.-H. Choi et al., Phys. Rev. B 78, 125409 (2008).
  27. R. Tarkiainen, M. Ahlskog, A. Zyuzin et al., Phys. Rev. B 69 033402 (2004).
  28. F. V. Tikhonenko, A. A. Kozikov, A. K. Savchenko, and R. V. Gorbachev, Phys. Rev. Lett. 103 226801 (2009).
  29. R. Xu, A. Husmann, T. F. Rosenbaum et al., Nature 390 57 (1997).
  30. A. Husmann, J. B. Betts, G. S. Boebinger et al., Nature 417, 421 (2002).
  31. M. M. Parish and P. B. Littlewood, Nature 426, 162 (2003).
  32. M. M. Parish and P. B. Littlewood, Phys. Rev. B 72, 094417 (2005).
  33. V. Guttal and D. Stroud, Phys. Rev. B 71, 201304 2005.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».