데 하스-반 알펜 효과

흔히 DHVA로 약칭되는 De Haas-Van Alphen 효과는 자기장 B의 강도가 증가함에 따라 순수 금속 결정의 자기 감수성이 진동하는 양자 기계적 효과다. 그것은 물질의 페르미 표면을 결정하는 데 사용될 수 있다. 또한 전기 저항성 (슈브니코프-데 하스 효과), 특정 열, 감음 및 속도 등의 다른 양도 진동한다.^[1]^[2]^[3] 그것은 Warle Yohanes de Haas와 그의 제자 Pieter M. van Alphen의 이름을 따서 지어졌다.^[4] DHVA 효과는 물질 내 떠돌이 전자의 궤도 운동에서 나온다. 저자기장에서의 등가 현상은 란도 직경이라고 알려져 있다.

설명

물질의 미분 자기 감수성은 다음과 같이 정의된다.

\chi ={\frac {\partial M}{\partial H}

여기서 $H$ $H$ 은 $H$ (는) 적용된 외부 자기장이고 $M$ $M$ 은 $M$ (는) 물질의 자기화다. $\mathbf {B} =\mu _{0}(\mathbf {H} +\mathbf {M} )$ = $μ$ 0 $\mathbf {B} =\mu _{0}(\mathbf {H} +\mathbf {M} )$ ( $\mathbf {B} =\mu _{0}(\mathbf {H} +\mathbf {M} )$ + $\mathbf {B} =\mu _{0}(\mathbf {H} +\mathbf {M} )$ ) ${\displaystyle \mathbf {B} =\mu _$ ${0$ $}(\mathbf {H}$ $+\$ $\mathbf {B} =\mu _{0}(\mathbf {H} +\mathbf {M} )$ { $M$ $})$ 이 $\mathbf {B} =\mu _{0}(\mathbf {H} +\mathbf {M} )$ $)$ 진공 투과성이다 $\mu _{0}$ . 실용적으로 적용 분야와 측정 분야는 거의 동일한 B $\mathbf {B} \approx \mu _{0}\mathbf {H}$ $\mathbf {B} \approx \mu _{0}\mathbf {H}$ H ${\$ \mathbf {B} \ 약 $\mutmu _{0}\mathbf {H}}}$ 이다( $\mathbf {B} \approx \mu _{0}\mathbf {H}$ 자료가 강자성이 아닌 경우).

$1/B$ / B ${\displaystyle 1/B$ 에 대해 플롯되었을 때 차동 감수성의 진동은 페르미 표면의 외부 궤적⁻²(m)의 $S$ 영역S {\ $displaystyle$ S}에 $P$ 하는 주기P {\ $displaystyle$ P}( $P$ 테슬라스⁻¹)를적용 필드 방향으로 가진다.

P\left(B^{-1}\right)={\frac {2\pi e}{\hbar S}}

- 1

P\left(B^{-1}\right)={\frac {2\pi e}{\hbar S}}

)

P\left(B^{-1}\right)={\frac {2\pi e}{\hbar S}}

=

P\left(B^{-1}\right)={\frac {2\pi e}{\hbar S}}

P\left(B^{-1}\right)={\frac {2\pi e}{\hbar S}}

P\left(B^{-1}\right)={\frac {2\pi e}{\hbar S}}

P\left(B^{-1}\right)={\frac {2\pi e}{\hbar S}}

P\left(B^{-1}\right)={\frac {2\pi e}{\hbar S}}

{\

e

}{\hbar S

여기서 $\hbar$ $\hbar$ 은 $\hbar$ (는) Planck $e$ 이고 e $e$ 은 $e$ (는) 기본 충전이다.^[5] 리프시츠-코세비치 공식으로 알려진 보다 정밀한 공식은 세미콜라스틱 근사를 사용하여 얻을 수 있다.^[6]^[7]^[8]

현대의 제형은 표본 주위의 자기장의 다른 방향으로 수행된 측정으로부터 금속의 페르미 표면을 실험적으로 결정할 수 있다.

역사

실험적으로 그것은 비스무트 단 하나의 결정의 자기화에 대한 세심한 연구 아래 1930년 W.J. 드 하스와 P.M 반 알펜에 의해 발견되었다. 자기장이 자기장의 함수로 진동했다.^[4] 이 실험의 영감은 레프 슈브니코프와 드 하스가 최근 발견한 슈브니코프-데 하스 효과로 강한 자기장의 기능으로서 전기 저항의 진동을 보였다. 드 하스는 자기저항이 유사하게 작용해야 한다고 생각했다.^[9]

이 현상에 대한 이론적 예측은 같은 해 레브 란다우에 의해 실험 전에 공식화되었지만,^[10] 그는 그 실증 실험에 필요한 자기장이 아직 실험실에서 만들어질 수 없다고 생각하여 이를 폐기했다.^[11]^[12]^[9] 그 효과는 적용된 자기장에서 전자 에너지의 란다우 정량화를 이용하여 수학적으로 설명되었다. 재료가 DHVA 효과를 나타내려면 강력한 동질 자기장(일반적으로 여러 테슬라)과 낮은 온도가 필요하다.^[13] 만년에, 사적인 토론에서, 데이비드 쇼엔버그는 랜도우에게 왜 실험적인 데모가 불가능하다고 생각하느냐고 물었다. 그는 쇼엔베르크의 고문인 표트르 카피차(Pyotr Kapitsa)가 그 분야의 그러한 동질성은 비실용적이라는 것을 납득시켰다고 대답하였다.^[9]

1950년대 이후, DHVA 효과는 Lars Onsager(1952년) 이후 더욱 폭넓은 관련성을 얻었고,^[14] 독립적으로 일리야 리프시츠와 아놀드 코세비치(1954)는 ^[15]^[16]이 현상이 금속의 페르미 표면을 이미지화하는 데 사용될 수 있다고 지적했다.^[9] 1954년 리프시츠와 알렉세이 포고렐로프는 이론의 적용가능성의 범위와 극단 부분을 측정하여 임의의 볼록 페르미 표면의 형상을 결정하는 방법을 어떻게 기술하는지를 결정하였다. 리프시츠와 포고렐로프도 진동의 온도 의존성과 전자의 사이클로트론 질량 사이의 관계를 발견했다.^[6]

1970년대까지 대부분의 금속 원소의 페르미 표면은 드 하스-반 알펜과 슈브니코프-데 하스 효과를 사용하여 재구성되었다.^[6] 페르미 표면을 연구하기 위한 다른 기법들은 각도로 분해된 광분해 분광학(ARPES)과 같은 이후로 나타났다.^[8]

참조

^ Zhang Mingzhe. "Measuring FS using the De Haas–Van Alphen effect" (PDF). Introduction to Solid State Physics. National Taiwan Normal University. Retrieved 2010-02-11.
^ Holstein, Theodore D.; Norton, Richard E.; Pincus, Philip (1973). "De Haas–Van Alphen Effect and the Specific Heat of an Electron Gas". Physical Review B. 8 (6): 2649. Bibcode:1973PhRvB...8.2649H. doi:10.1103/PhysRevB.8.2649.
^ Suslov, Alexey; Svitelskiy, Oleksiy; Palm, Eric C.; Murphy, Timothy P.; Shulyatev, Dmitry A. (2006). "Pulse-echo technique for angular dependent magnetoacoustic studies". AIP Conference Proceedings. 850: 1661–1662. Bibcode:2006AIPC..850.1661S. doi:10.1063/1.2355346.
^ ^a ^b De Haas, W.J.; Van Alphen, P.M. (1930). "The dependence of the susceptibility of diamagnetic metals upon the field" (PDF). Proc.Acad.Sci.Amst. 33: 1106–1118.
^ Kittel, Charles (2005). Introduction to Solid-State Physics (8th ed.). Wiley. ISBN 978-0-471-41526-8.
^ ^a ^b ^c Peschanskii, V. G.; Kolesnichenko, Yu. A. (2014). "On the 60th anniversary of the Lifshitz-Kosevich theory". Low Temperature Physics. 40 (4): 267–269. doi:10.1063/1.4871744. ISSN 1063-777X.
^ Kübler, Jürgen (2000-08-17). Theory of Itinerant Electron Magnetism. OUP Oxford. ISBN 978-0-19-850028-5.
^ ^a ^b Peschanskii, V. G.; Kolesnichenko, Yu A. (2014-05-02). "On the 60th anniversary of the Lifshitz-Kosevich theory". Low Temperature Physics. 40 (4): 267. doi:10.1063/1.4871744. ISSN 1063-777X.
^ ^a ^b ^c ^d Shoenberg, David (1987). "Electrons at the Fermi Surface". In Weaire, D.L.; Windsor, C.G. (eds.). Solid state science : past, present, and predicted. Bristol, England: A. Hilger. p. 115. ISBN 978-0852745847. OCLC 17620910.
^ 란도우, L. D. "다이아마그네틱스 데르 메탈레." 지츠크리프트 퓌르 피식 64.9 (1930): 629-637.
^ Shoenberg, David (1965). "The De Haas–Van Alphen Effect". In Daunt, J.G.; Edwards, D.O.; Milford, F.J.; Yaqub, M. (eds.). Low Temperature Physics LT9. Boston: Springer. pp. 665–676. doi:10.1007/978-1-4899-6443-4_6. ISBN 978-1-4899-6217-1.
^ Marder, Michael P. (2000). Condensed Matter Physics. Wiley.
^ Harrison, Neil. "De Haas–Van Alphen Effect". National High Magnetic Field Laboratory at the Los Alamos National Laboratory. Retrieved 2010-02-11.
^ Onsager, Lars (1952). "Interpretation of the De Haas–Van Alphen effect". The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 43 (344): 1006–1008. doi:10.1080/14786440908521019 – via Taylor & Francis.
^ 리프시츠, I. M., A. 코세비치 M. "임의 분산 법칙을 가진 입자에 대한 De Haas-Van Alphen 효과 이론에 대하여." 도클. 아카드. Nauck SSSR. Vol. 96. 1954.
^ Lifshitz, Ilya Mikhailovich; Kosevich, Arnold M. (1956). "Theory of magnetic susceptibility in metals at low temperatures" (PDF). Soviet Physics JETP. 2: 636–645 – via Journal of Experimental and Theoretical Physics.

외부 링크

Suzuki, Masatsugu; Suzuki, Itsuko S. (26 April 2006). "Lecture note on Solid State Physics: De Haas–Van Alphen effect" (PDF). State University of New York at Binghamton. Archived from the original (PDF) on 18 July 2011. Retrieved 2010-02-11.

[1] Zhang Mingzhe. "Measuring FS using the De Haas–Van Alphen effect" (PDF). Introduction to Solid State Physics. National Taiwan Normal University. Retrieved 2010-02-11.

[2] Holstein, Theodore D.; Norton, Richard E.; Pincus, Philip (1973). "De Haas–Van Alphen Effect and the Specific Heat of an Electron Gas". Physical Review B. 8 (6): 2649. Bibcode:1973PhRvB...8.2649H. doi:10.1103/PhysRevB.8.2649.

[3] Suslov, Alexey; Svitelskiy, Oleksiy; Palm, Eric C.; Murphy, Timothy P.; Shulyatev, Dmitry A. (2006). "Pulse-echo technique for angular dependent magnetoacoustic studies". AIP Conference Proceedings. 850: 1661–1662. Bibcode:2006AIPC..850.1661S. doi:10.1063/1.2355346.

[:1-4] De Haas, W.J.; Van Alphen, P.M. (1930). "The dependence of the susceptibility of diamagnetic metals upon the field" (PDF). Proc.Acad.Sci.Amst. 33: 1106–1118.

[5] Kittel, Charles (2005). Introduction to Solid-State Physics (8th ed.). Wiley. ISBN 978-0-471-41526-8.

[:2-6] Peschanskii, V. G.; Kolesnichenko, Yu. A. (2014). "On the 60th anniversary of the Lifshitz-Kosevich theory". Low Temperature Physics. 40 (4): 267–269. doi:10.1063/1.4871744. ISSN 1063-777X.

[7] Kübler, Jürgen (2000-08-17). Theory of Itinerant Electron Magnetism. OUP Oxford. ISBN 978-0-19-850028-5.

[:3-8] Peschanskii, V. G.; Kolesnichenko, Yu A. (2014-05-02). "On the 60th anniversary of the Lifshitz-Kosevich theory". Low Temperature Physics. 40 (4): 267. doi:10.1063/1.4871744. ISSN 1063-777X.

[:0-9] Shoenberg, David (1987). "Electrons at the Fermi Surface". In Weaire, D.L.; Windsor, C.G. (eds.). Solid state science : past, present, and predicted. Bristol, England: A. Hilger. p. 115. ISBN 978-0852745847. OCLC 17620910.

[10] 란도우, L. D. "다이아마그네틱스 데르 메탈레." 지츠크리프트 퓌르 피식 64.9 (1930): 629-637.

[11] Shoenberg, David (1965). "The De Haas–Van Alphen Effect". In Daunt, J.G.; Edwards, D.O.; Milford, F.J.; Yaqub, M. (eds.). Low Temperature Physics LT9. Boston: Springer. pp. 665–676. doi:10.1007/978-1-4899-6443-4_6. ISBN 978-1-4899-6217-1.

[12] Marder, Michael P. (2000). Condensed Matter Physics. Wiley.

[13] Harrison, Neil. "De Haas–Van Alphen Effect". National High Magnetic Field Laboratory at the Los Alamos National Laboratory. Retrieved 2010-02-11.

[14] Onsager, Lars (1952). "Interpretation of the De Haas–Van Alphen effect". The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 43 (344): 1006–1008. doi:10.1080/14786440908521019 – via Taylor & Francis.

[15] 리프시츠, I. M., A. 코세비치 M. "임의 분산 법칙을 가진 입자에 대한 De Haas-Van Alphen 효과 이론에 대하여." 도클. 아카드. Nauck SSSR. Vol. 96. 1954.

[16] Lifshitz, Ilya Mikhailovich; Kosevich, Arnold M. (1956). "Theory of magnetic susceptibility in metals at low temperatures" (PDF). Soviet Physics JETP. 2: 636–645 – via Journal of Experimental and Theoretical Physics.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

Search

데 하스-반 알펜 효과

네임스페이스

더

목차

설명

역사

참조

외부 링크