양자 진동

Quantum oscillations
응집 물질
실험
Levitation of a magnet on top of a superconductor 2.jpg
ARPES
ACAR
중성자 산란
X선 분광법
양자 진동
주사 터널링 현미경법

응집 물질 물리학에서 양자 진동은 강한 자기장이 [1]존재하는 상태에서 금속의 페르미 표면을 매핑하는 데 사용되는 일련의 관련 실험 기술을 설명합니다.이러한 기술은 자기장 [2]내에서 이동하는 페르미온의 란다우 양자화 원리에 기초하고 있다.강한 자기장의 자유 페르미온 기체의 경우, 에너지 수준은 란다우 레벨이라고 불리는 대역으로 양자화되며, 그 분리는 자기장의 강도에 비례합니다.양자 진동 실험에서, 란다우 레벨이 페르미 표면 위를 지나가게 하고, 그 결과 페르미 수준에서 상태의 전자 밀도의 진동이 발생한다; 이것은 저항을 포함한 많은 물질 특성에서 진동을 일으킨다.–de Haas 효과), 홀 저항 [2]및 자화율(de Haas-van Alphen 효과).물질에서 양자 진동을 관찰하는 것은 페르미 액체 [3]거동의 신호로 간주된다.

양자 진동은 큐프레이트나 [1]피닉타이드와 같은 고온 초전도 물질을 연구하기 위해 사용되어 왔다.이러한 실험을 사용한 연구는 언더디프드 큐프레트의 지면 상태가 페르미 액체와 유사하게 작용하고 란다우 준입자와 [4]같은 특성을 나타낸다는 것을 보여주었다.

2021년에 이 기술은 "전자-포논 유체"[5][6]라고 불리는 예측 상태를 관찰하기 위해 사용되었으며, 이미 알려진 것과 유사한 입자-준입자 상태는 들뜸-편광자 유체이다.

실험.

자기장이 자유 전하 페르미온 시스템에 적용될 때, 그들의[7] 에너지 상태는 소위 란다우 레벨로 양자화 됩니다.

YBCO 초전도체는 자기장이 높다.전계 강도가 높아짐에 따라 초전도성이 억제되어 란다우 진동을 관측할 수 있다.

정수값 {\에 대하여, 서B {\ B}는 외부 , e δ {\ e,는 페르미온 전하 및 유효 질량입니다.

고립된 시스템에서 외부 B B가 증가하면 Landau 레벨이 확장되어 페르미 표면이 "떨어집니다".이로 인해 점유율이 가장 높은 수준의 관측 에너지에서 진동이 발생하며, 따라서 많은 물리적 특성(홀 전도율, 저항률 및 감수성 포함)이 발생합니다.이러한 진동의 주기성을 측정할 수 있으며, 페르미 [8]표면의 단면적을 결정하는 데 사용할 수 있습니다.자기장의 축이 일정한 크기로 변화하면 유사한 진동이 관찰된다.란다우 궤도가 페르미 표면에 닿을 때마다 진동이 일어납니다.이 방법으로 페르미 구의 완전한 기하학적 구조를 [8]매핑할 수 있습니다.

언더도프 큐레이트

ARPES와 같은 프로브를 통한 YBaCuO와236+x 같은 저방사형 구리산염 화합물에 대한 연구는 이러한 상들이 비-페르미 [9]액체의 특성, 특히 잘 정의된 란다우 [10]준입자의 부재를 보여주는 것으로 나타났다.그러나 초전도성이 충분히 높은 [2]자기장에 의해 억제되면 낮은 온도에서 양자 진동이 관찰되어 페르미온 통계와 함께 잘 정의된 준입자가 존재한다는 증거가 된다.따라서 이러한 실험 결과는 ARPES 및 기타 [7]탐침의 결과와 일치하지 않습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b Coldea, Amalia (2010). "Quantum oscillations probe the normal electronic states of novel superconductors". Philosophical Transactions of the Royal Society A. 368 (1924): 3503–3517. Bibcode:2010RSPTA.368.3503C. doi:10.1098/rsta.2010.0089. PMID 20603364. Retrieved 20 March 2012.
  2. ^ a b c Doiron-Leyraud, Nicolas; et al. (2007). "Quantum oscillations and the Fermi surface in an underdoped high-Tc superconductor". Nature. 447 (7144): 565–8. arXiv:0801.1281. Bibcode:2007Natur.447..565D. doi:10.1038/nature05872. PMID 17538614. S2CID 4397560.
  3. ^ Condensed-matter and materials physics: the science of the world around us. National Research Council. 2010. ISBN 978-0-309-13409-5.
  4. ^ Broun, D. M. (2008). "What lies beneath the dome?". Nature Physics. 4 (3): 170–172. Bibcode:2008NatPh...4..170B. doi:10.1038/nphys909.
  5. ^ Yang, Hung-Yu; Yao, Xiaohan; Plisson, Vincent; Mozaffari, Shirin; Scheifers, Jan P.; Savvidou, Aikaterini Flessa; Choi, Eun Sang; McCandless, Gregory T.; Padlewski, Mathieu F.; Putzke, Carsten; Moll, Philip J. W. (2021-09-06). "Evidence of a coupled electron-phonon liquid in NbGe2". Nature Communications. 12 (1): 5292. arXiv:2103.01515. Bibcode:2021NatCo..12.5292Y. doi:10.1038/s41467-021-25547-x. ISSN 2041-1723. PMC 8421384. PMID 34489411.
  6. ^ College, Boston (2021-09-06). "Novel Metal Discovered Where Electrons Flow in the Same Way Water Flows in a Pipe". SciTechDaily. Retrieved 2021-09-20.
  7. ^ a b Sebastian, Suchitra E.; Neil Harrison; Gilbert G. Lonzarich (2011). "Quantum oscillations in the high-Tc cuprates". Philosophical Transactions of the Royal Society A. 369 (1941): 1687–1711. Bibcode:2011RSPTA.369.1687S. doi:10.1098/rsta.2010.0243. PMID 21422021. Retrieved 23 March 2012.
  8. ^ a b Ibach, Harald; Hans Lüth (1995). Solid-state physics: an introduction to principles of materials science. Berlin: Springer-Verlag. ISBN 978-3-540-58573-2.
  9. ^ Alexandrov, A. S. (2008). "Theory of quantum magneto-oscillations in underdoped cuprate superconductors". Journal of Physics: Condensed Matter. 20 (19): 192202. arXiv:0711.0093. Bibcode:2008JPCM...20s2202A. doi:10.1088/0953-8984/20/19/192202. S2CID 117020227.
  10. ^ Damascelli, Andrea; Hussain, Zahid; Zhi-Xun Shen (2003). "Angle-resolved photoemission studies of the cuprate superconductors". Reviews of Modern Physics. 75 (2): 473. arXiv:cond-mat/0208504. Bibcode:2003RvMP...75..473D. doi:10.1103/RevModPhys.75.473. S2CID 118433150.