三维系统中的非线性朗道扇形图与非周期性磁振荡

量子振荡为探测金属中费米面的几何和拓扑结构提供了强有力的手段。Onsager 的半经典量子化关系支配着这些在 1/B 中的周期性振荡，从而产生线性的朗道扇形图。然而，高阶磁化率引起的修正产生了广义 Onsager 关系，在实验中表现为非线性朗道扇形图和非周期性量子振荡。在此，我们将广义 Onsager 关系推广到三维 (3D) 系统，以捕捉自由能和费米面中由 B 引起的修正。通过推导依赖于 B 的振荡频率和广义 Lifshitz-Kosevich 方程，我们分别揭示了这些修正在非线性朗道扇形图和非周期性量子振荡中的表现。我们的理论解释了观察这些迷人效应的必要条件，并预测了回旋质量的磁场依赖性。作为一个具体示例，我们阐明了这些效应在 3D 自旋轨道耦合系统中的表现，并从解析获得的朗道能级中提取了零场磁响应函数。我们全面的研究加深并推进了对非周期性量子振荡的理解。