能否仅凭量子振荡唯一确定贝里相位？
材料科学
2026-01-15 v1 应用物理
量子物理
摘要
贝里相位是量子系统中一种基本的几何相位，已成为探测材料拓扑性质的关键工具。诸如 Shubnikov-de Haas（SdH）振荡等量子振荡被广泛用于提取该相位，但其唯一确定仍然具有挑战性。这项工作强调了仅从 SdH 数据解释振荡相位的固有模糊性，这主要源于自旋因子 的影响，该因子取决于朗德 因子和有效质量。虽然 Lifshitz-Kosevich（LK）理论提供了分析振荡的框架，但未知的 因子引入了显著的不确定性。例如，零振荡相位可能源于非平庸的贝里相位，也可能源于负的 。我们证明，在现代研究中，特别是对于具有强自旋-轨道耦合的拓扑材料，忽略 可能导致可疑的结论。通过理论分析和数值例子，我们展示了贝里相位与塞曼效应之间的相互作用如何使相位确定复杂化。此外，我们还讨论了另一个被低估的机制——费米能级对磁场的依赖性。我们的讨论强调了需要互补的实验技术来解决这些模糊性，并呼吁进一步研究以完善对拓扑系统中量子振荡的解释。
引用
@article{arxiv.2601.09560,
title = {Is it possible to determine unambiguously the Berry phase solely from quantum oscillations?},
author = {Bogdan M. Fominykh and Valentin Yu. Irkhin and Vyacheslav V. Marchenkov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.09560},
year = {2026}
}