通过单电子和单复合费米子层面的精确解析解实现的厚度诱导 de Haas-van Alphen 效应破坏
介观与纳米尺度物理
2013-05-29 v1 量子物理
摘要
本文基于朗道能级 (LL) 图像，通过认真考虑量子阱 (QW) 的有限厚度，对磁场中界面电子的能量学进行了系统研究，并给出了精确的解析计算。该方法物理图像清晰，其推理思路与标准方法有微妙不同，避免了任何半经典近似。我们发现磁化强度和磁化率存在“内部”相变（发生在部分 LL 填充时），这是其他方法未能捕捉到的，并且导致了标准 de Haas-van Alphen 周期的非平凡破坏，其方式在完全三维 (3D) 空间极限下重现了精确的量子天体物理行为。在包含塞曼分裂后，还发现了额外的特征，例如源于 QW、塞曼和 LL 物理相互作用的全球能量最小值；而在具有 -能级的复合费米子图像中进行相应计算，则对相互作用电子液体的磁性质做出了新的预测。通过对具有相对论谱的拓扑非平凡系统遵循相同的推理思路，我们发现了证据表明类似效应可能在 3D 强拓扑绝缘体向 2D 拓扑绝缘体量子阱的维度交叉中起作用。
引用
@article{arxiv.1305.6578,
title = {Thickness-induced violation of de Haas-van Alphen effect through exact analytical solutions at a one-electron and a one-Composite Fermion level},
author = {Georgios Konstantinou and Konstantinos Moulopoulos},
journal= {arXiv preprint arXiv:1305.6578},
year = {2013}
}
备注
59 pages, many figures. An extensive treatment of the not-so-harmless role of thickness (but mostly at a one-particle level). Based on arXiv:1209.5102. Accepted for publication in European Physical Journal B. arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:1209.5102