Anomalous Quantum Oscillations in Multi-Band Metals with Electronic Interactions
Übersetzter Titel:
Anomale Quantenoszillationen in Multibandmetallen mit elektronischen Wechselwirkungen
Abstract:
Quantum oscillations are a powerful tool for determining electronic properties of metals. Due to the relation between the quantum oscillation frequency and the area enclosed by the Fermi surface, measuring quantum oscillations provides insight into the Fermi surface geometry. In recent years, oscillation frequencies equal to combinations of the standard frequencies have been observed in thermodynamics and conductivity in systems with multiple Fermi pockets. Questioning the canonical theory, a theory of interband impurity scattering was proposed to explain the appearance of the difference frequency in conductivity measurements and its temperature stability. In this thesis, I investigate the impact of interband electronic interactions on the quantum oscillation spectrum. I show that the interactions lead to the appearance of a low-temperature difference frequency in thermodynamics and conductivity. The combination of impurity and interaction effects produces a non-Lifshitz-Kosevich temperature dependence of the difference frequency amplitude. The derived theoretical model is related to previous experimental results. A fit to temperature dependence measured in CoSi demonstrates agreement between the model and the data. The here proposed theory enlarges the understanding of quantum oscillations in the presence of interactions.
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Quantum oscillations are a powerful tool for determining electronic properties of metals. Due to the relation between the quantum oscillation frequency and the area enclosed by the Fermi surface, measuring quantum oscillations provides insight into the Fermi surface geometry. In recent years, oscillation frequencies equal to combinations of the standard frequencies have been observed in thermodynamics and conductivity in systems with multiple Fermi pockets. Questioning the canonical theory, a th...
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übersetzter Abstract:
Quantenoszillationen sind ein leistungsfähiges Instrument zur Bestimmung der elektronischen Eigenschaften von Metallen. Aufgrund des Zusammenhangs zwischen der Quantenoszillationsfrequenz und der von der Fermi-Fläche eingeschlossenen Fläche gibt die Messung von Quantenoszillationen Aufschluss über die Geometrie der Fermi-Fläche. In den letzten Jahren wurden in der Thermodynamik und der Leitfähigkeit in Systemen mit mehreren Fermi-Taschen Oszillationsfrequenzen beobachtet, die Kombinationen der Standardfrequenzen entsprechen. Indem die kanonische Theorie in Frage gestellt wurde, wurde eine Theorie der Störstellenstreuung zwischen den Bändern vorgeschlagen, um das Auftreten der Differenzfrequenz bei Leitfähigkeitsmessungen und ihre Temperaturstabilität zu erklären. In dieser Arbeit untersuche ich die Auswirkungen der elektronischen Wechselwirkungen zwischen den Bändern auf das Quantenoszillationsspektrum. Ich zeige, dass die Wechselwirkungen zum Auftreten einer Tieftemperatur-Differenzfrequenz in Thermodynamik und Leitfähigkeit führen. Die Kombination von Verunreinigungs- und Wechselwirkungseffekten führt zu einer Nicht-Lifshitz-Kosevich-Temperaturabhängigkeit der Amplitude der Differenzfrequenz. Das abgeleitete theoretische Modell wird mit früheren experimentellen Ergebnissen in Beziehung gesetzt. Eine Anpassung an die in CoSi gemessene Temperaturabhängigkeit zeigt die Übereinstimmung zwischen dem Modell und den Daten. Die hier vorgeschlagene Theorie erweitert das Verständnis von Quantenoszillationen in Gegenwart von Wechselwirkungen.
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Quantenoszillationen sind ein leistungsfähiges Instrument zur Bestimmung der elektronischen Eigenschaften von Metallen. Aufgrund des Zusammenhangs zwischen der Quantenoszillationsfrequenz und der von der Fermi-Fläche eingeschlossenen Fläche gibt die Messung von Quantenoszillationen Aufschluss über die Geometrie der Fermi-Fläche. In den letzten Jahren wurden in der Thermodynamik und der Leitfähigkeit in Systemen mit mehreren Fermi-Taschen Oszillationsfrequenzen beobachtet, die Kombinationen der S...
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Stichworte:
Quantum oscillations, Electronic interactions, Electrons in metals
Fachgebiet:
PHY Physik
DDC:
530 Physik
Betreuer:
Knolle, Johannes (Prof. Dr.)
Gutachter:
Knap, Michael (Prof. Dr.)
Jahr:
2024
Seiten/Umfang:
65
Sprache:
en
Sprache der Übersetzung:
de
Hochschule / Universität:
Ludwig Maximillian Universität, Technische Universität München