不存在闭合电子轨迹情况下的量子磁振荡

晶体中的量子磁振荡通常用 Bohr-Sommerfeld 量子化来理解，其振荡频率由闭合电子轨迹的面积给出。然而，自 20 世纪 70 年代以来，观察到了频率与闭合电子轨迹不对应的振荡，这一效应尚未得到完全理解。以往的理论侧重于使用各种动力学机制来解释该效应，但是，在平衡态下也观察到了没有闭合电子轨道的频率，因此动力学机制不能解释全部现象。在本工作中，我们发展了一个理论来解释平衡态下的这些频率，从而可用于理解 Shubnikov-de Haas 和 de Haas-van Alphen 振荡的测量结果。我们解析地证明，这些频率是由多电子关联引起的。然后，我们扩展理论以解释最近在 GaAs 二维电子气人工晶体上的实验，该实验首次揭示了频率为先前观察值一半的磁振荡。我们证明，在考虑杂质的情况下，这些半频率在平衡态下源于单粒子动力学。我们的解析结果得到了精确数值计算的印证，我们还利用数值计算澄清了先前关于动力学机制的研究。