Hall effect of pyrolytic carbons

The University of Electro-Communications, 14, Kojima-Cho, Chofu-Shi, Tokio, Japon.

Abstract

Hall effect experiments are made on pyrolytic carbons at 4,2 °K, 20 °K, 77 °K and 300 °K. At low temperatures the Hall coefficients of poorly graphitized samples are found to be inversely proportional to the applied magnetic field, if it is higher than a critical field. As a rule, the critical field is higher when the temperature is higher.

This particular behaviour of the Hall coefficient is ascribed to the peculiar energy band structure of these materials, which is essentially of two-dimensional nature.

These results seem to support the validity of describing the electronic States in the materials by an energy band structure. The field dependence of the Hall coefficients might be used in evaluating the layer order of the materials. Increasing of the band overlap seems to proceed rather suddently at a certain stage of beat treatment, while the Fermi level shifts gradually.

Résumé

L’effet Hall de carbones pyrolytiques est étudié à 4,2 °K, 20 °K, 77 °K et 300 °K. On constate qu’à basse température le coefficient de Hall des échantillons peu graphités est inversement proportionnel au champ magnétique appliqué, pourvu que l’intensité de celui-ci dépasse une certaine valeur critique. En règle générale, la valeur du champ critique croit avec la température.

Ce comportement particulier du coefficient de Hall est attribué à la structure essentiellement bidimensionnelle des bandes d’énergie électronique de ces matériaux.

Ces résultats semblent montrer que les états d’énergie électronique de ces pyrocarbones peuvent être valablement décrits par une structure de bandes. La variation du coefficient de Hall en fonction du champ pourrait être utilisée pour évaluer le degré d’organisation des couches graphitiques dans ces matériaux. L’accroissement du recouvrement des bandes de valence et de conduction paraît se produire assez brusquement, pour une certaine valeur du traitement thermique de graphitation, alors que la position du niveau de Fermi varie progressivement.