限域势下二维电子的轨道磁性与电流分布

研究了谐振子限域势 $V(\vec{r})=m \omega_0^2 r^2/2$ 下二维电子在磁场中的空间电流分布及其产生的轨道磁性，涵盖各种温度和磁场体制，并阐明了朗道抗磁性成立的微观条件。在弱磁场 $(\omega_c\lesssim\omega_0,\ \omega_c$ 为回旋频率) 和低温 $(T\lesssim\hbar\omega_0)$ 下，轨道磁矩随磁场波动，电流在体区域内呈顺磁或抗磁的不规则分布。然而在此弱磁场下升温时，体区域电流迅速减弱，最终仅剩沿边缘流动的抗磁电流。同时，总磁矩呈现通常的朗道抗磁性。这种显著温度依赖的起源在于电子波被边界限域势多次反射，一旦电子相干长度超过体系尺寸，该效应变得重要。在较强磁场 $(\omega_c\gtrsim\omega_0)$ 下，体区域电流在低温 $(T\lesssim\hbar\omega_c)$ 下引起德哈斯-范阿尔芬效应。在此强磁场下升温 $(T\gtrsim\hbar\omega_c)$ 时，体电流减弱，由边缘电流产生的朗道抗磁性恢复。