Эффект де газа Ван Альфена

Эффекта де газа ван альф является одним из экспериментальных методов для изучения поверхности Ферми.

Ряд физический свойств металла заметно изменяется при помещении его в сильное магнитное поле. Одним из проявлений влияния сильного магнитного поля является Эффект де Хааза — ван Альфена, который состоит в том, что магнитный момент металла становится периодической функцией магнитного поля.

Под сильными магнитными полями мы понимаем такие поля, в которых электроны до очередного столкновения успевают завершить более чем один виток , двигаясь по спиральной траектории

Этот эффект много проще рассматривать для случая двух, а не трех измерений. Двухмерная модель во многих во многих отношениях является неплохой аппроксимацией реальных условий, так как для реальных поверхностей Ферми экстремальные сечения играют столь же доминирующую роль, что и в явлениях циклотронного резонанса.

    Причина эффекта де Хааза – ван Альфена состоит в том, что полная энергия электронов изменяется периодически при изменении величины статистического магнитного поля. Экспериментально изменения энергии проявляются в периодическом изменении магнитного момента металла

Простое объяснение эффекта легко понять по схеме на рис.1.

[pic 1]

Рис.1. Объяснение эффекта де Хааза-ван Альфена для свободного электронного газа в магнитном поле(двумерный случай).

Спином у электронов для простоты пренебрегаем. Области занятых состояниях (орбиталей) в ферми-жидкости при отсутствии магнитного поля показаны штриховкой в столбцах а и г. Энергетические уровни в магнитном поле показаны в столбцах б,в и д. 

Энергетические уровни свободного электрона в магнитном поле B в случае двумерной модели (магнитное поле направлено перпендикулярно к плоскости xy) выражаются соотношением