德哈斯-范阿爾芬效應

德哈斯-范阿爾芬效應（英文: De Haas-van Alphen effect)是指純金屬晶體的磁化強度隨外加磁場的增加而發生振盪的現象。它是一種量子力學效應。產生這種效應的物理原因是由於金屬晶體的電子能態的“朗道量子化”引起的。此時金屬的電子在磁場中，只能以一系列軌道量子化狀態存在；由於電子占有朗道量子化狀態的數目隨磁場而改變，因此，移動磁場，就可觀察到金屬晶體的磁化強度隨磁場倒數而周期振盪。

基本介紹

• 中文名：德哈斯-范阿爾芬效應
• 外文名：De Haas–van Alphen effect
• 學科：物理

詳解

德哈斯-范阿爾芬效應是由約翰·德哈斯和他的學生范阿爾芬於1930年發現的。

要在高磁場強度和低溫下，金屬才會出現德哈斯-范阿爾芬效應。在這樣的條件下，金屬的其它一些性能，如電阻（稱為舒伯尼科夫-德哈斯效應）和比熱等也發生振盪。

它以Wander Johannes de Haas和他的學生Pieter M. van Alphen的名字命名。

繪製時的磁化率的振盪 ，有一段時間 與面積成反比 費米表面的極值軌道，在施加場的方向上，即

其中 是普朗克常數， 是基本電荷。

現代配方允許通過在樣品周圍的磁場的不同取向進行的測量來實驗確定金屬的費米表面。

DHVA效應來自材料中巡迴電子的軌道運動。低磁場下的等效現象稱為金屬中的Landau反磁性。

歷史

實驗上，它是在1930年由WJ de Haas和PM van Alphen在仔細研究單晶鉍的磁化的情況下發現的。磁化作為場的函式振盪。實驗的靈感來自Lev Shubnikov和de Haas最近發現的Shubnikov-de Haas效應，其顯示電阻率的振盪作為強磁場的函式。德哈斯認為磁阻應該以類似的方式表現。

這種現象的理論預測實驗前配製，在同一年，朗道拋棄了它，因為他認為還不能在實驗室中創造為它演示的必要磁場。使用Landau量化所施加磁場中的電子能量，數學地描述了該效應。需要強均勻的磁場，通常是幾個特斯拉，並且需要低溫以使材料表現出dHvA效應。後來在私人討論中，David Shoenberg蘭道問他為什麼認為無法進行實驗性演示。他回答說，彼得·卡皮察已經說服他，在這個領域的這種同質性是不切實際的。

在20世紀50年代之後，DHVA效應在Lars Onsager（1952）之後獲得了更廣泛的相關性，並且獨立地，Ilya Lifshitz和Arnold Kosevich（1956）指出這種現象可以用於成像費米表面。