铋中电子和空穴的角度分辨朗道能谱

在元素铋中，低指数朗道能级的清空伴随着巨大的能斯特量子振荡。每当朗道能级与化学势相交时，能斯特响应就会急剧达到峰值。通过研究磁场在由三个高对称轴定义的三个垂直平面内旋转时这些峰值的演化，我们绘制了系统在高达12 T下的角度分辨朗道能谱。一个使用扩展狄拉克哈密顿量处理L点电子的理论模型与实验分辨的能谱进行了对比。我们获得了一组理论参数，对于磁场在空间中的所有取向，理论与实验之间达到了良好但不完全一致。结果证实了狄拉克能谱与电子口袋的相关性，并解决了关于空穴g因子大小的长期不确定性。根据我们的分析，沿等分轴施加超过2.5 T的磁场会将三个电子口袋中的所有载流子置于其最低的（$j=0$）自旋极化朗道能级。在这个复杂的角度依赖能谱之上，实验检测到了额外的、来源不明的意外能斯特峰。