Квантовые осцилляции межслойной проводимости в многослойном топологическом изоляторе

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Исследованы квантовые и разностные осцилляции межслоевой проводимости в многослойной системе из тонких пленок топологических изоляторов. Из-за линейности спектра носителей в такой системе возникают новые особенности квантовых осцилляций. В частности, частоты осцилляций де Гааза - ван Альфена и Шубникова-де Гааза зависят от химического потенциала квадратично, а не линейно, как в случае систем с параболическим спектром носителей. По этой же причине фактор температурного затухания осцилляций содержит химический потенциал. Это связано с неэквидистантностью уровней Ландау: чем выше химический потенциал, тем меньше расстояние между уровнями Ландау. Однако частоты биений, а также разностных медленных осцилляций не зависят от химического потенциала, и в этом смысле поведение этих cистем аналогично поведению обычных недираковских систем. Наконец, в борновском приближении (втором порядке крестовой диаграммной техники) мы рассмотрели общий случай, когда в межслойной проводимости учитываются как внутризонные, так и межзонные переходы. Мы показали, что вклад межзонных переходов не существен для осцилляций проводимости при отсутствии магнитных примесей. Однако при наличии в спектре точки Дирака от нулевого уровня Ландау возникает линейный по магнитному полю межзонный вклад в проводимость. Этот вклад при низких температурах экспоненциально мал по сравнению с внутризонным вкладом и исчезает при нулевой температуре.

Об авторах

З. З Алисултанов

Московский физико-технический институт; Дагестанский федеральный исследовательский центр

Email: zaur0102@gmail.com
141701, Dolgoprudny, Moscow oblast, Russia; 367015, Makhachkala, Russia

Г. О Абдуллаев

Дагестанский федеральный исследовательский центр

Email: zaur0102@gmail.com
367015, Makhachkala, Russia

П. Д Григорьев

Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау Российской академии наук; Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»

Email: zaur0102@gmail.com
142432, Chernogolovka, Moscow oblast, Russia; 119049, Moscow, Russia

Н. А Демиров

Объединенный институт высоких температур Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: zaur0102@gmail.com
125412, Moscow, Russia

Список литературы

  1. М.В. Карцовник, П.А. Кононович, В.Н. Лаухин, И.Ф.Щеголев, Письма в ЖЭТФ 48, 498 (1988)
  2. Sov.Phys. JETP Lett. 48, 541 (1988).
  3. М.В. Карцовник, П.А. Кононович, В.Н. Лаухин, С.И. Песоцкий, И.Ф.Щеголев,ЖЭТФ 97, 1 305 (1990)
  4. JETP 70, 735 (1990).
  5. M.V. Kartsovnik et al., J.Phys. I France 2, 89 (1992)
  6. J. Wosnitza et al., Synth.Metals 85, 1479 (1997).
  7. E. Ohmichi et al., Phys.Rev.B 57, 7481 (1998).
  8. P.D. Grigoriev, M.V. Kartsovnik, W. Biberacher, N.D. Kushch, and P. Wyder, Phys.Rev.B 65, 060403(R) (2002).
  9. J. Wosnitza, Fermi Surfaces of Low-Dimensional Organic Metals and Superconductors, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg (1996).
  10. T. Ishiguro, K. Yamaji and G. Saito, Organic Superconductors, 2nd Edition, Springer-Verlag, Berlin (1998).
  11. The Physics of Organic Superconductors and Conductors, ed. by A.G. Lebed, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg (2008).
  12. M.V. Kartsovnik, Chem.Rev. 104, 5737 (2004).
  13. M.V. Kartsovnik, P.D. Grigoriev, W. Biberacher, N.D. Kushch, and P. Wyder, Phys.Rev. Lett. 89, 126802 (2002).
  14. P.D. Grigoriev, M.V. Kartsovnik, and W. Biberacher, Phys.Rev.B 86, 165125 (2012).
  15. N. Tajima, T. Yamauchi, T. Yamaguchi, M. Suda, Y. Kawasugi, H.M. Yamamoto, R. Kato, Y. Nishio and K. Kajita, Phys.Rev.B 88, 075315 (2013).
  16. E. Tisserond et al., Europhys. Lett. 119, 67001 (2017).
  17. N. Doiron-Leyraud, C. Proust, D. LeBoeuf, J. Levallois, J.-B. Bonnemaison, R. Liang, D.A. Bonn, W.N. Hardy, and L. Taillefer, Nature 447, 565 (2007).
  18. S.E. Sebastian, N. Harrison, E. Palm, T.P. Murphy, C.H.Mielke, R. Liang, D.A.Bonn,W.N.Hardy, and G.G. Lonzarich, Nature (London) 454, 200 (2008)
  19. S. E. Sebastian and C. Proust, Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 6, 411 (2015).
  20. S.E. Sebastian, N. Harrison, and G.G. Lonzarich, Rep.Prog.Phys. 75, 102501 (2012).
  21. B. Vignolle, D. Vignolles, M.-H. Julien, and C. Proust, C.R. Phys. 14, 39 (2013).
  22. S.E. Sebastian, N. Harrison, P.A. Goddard, M.M. Altarawneh, C.H. Mielke, R. Liang, D.A. Bonn, W.N. Hardy, O.K. Andersen, and G.G. Lonzarich, Phys.Rev.B 81, 214524 (2010).
  23. E.A. Yelland, J. Singleton, C.H. Mielke, N. Harrison, F. F. Balakirev, B. Dabrowski, and J.R. Cooper, Phys.Rev. Lett. 100, 047003 (2008).
  24. B. S. Tan, N. Harrison, Z. Zhu, F. Balakirev, B. J. Ramshaw, A. Srivastava, S.A. Sabok-Sayr, B. Dabrowski, G.G. Lonzarich, and S.E. Sebastian, Proc.Natl.Acad. Sci.USA 112, 9568 (2015).
  25. T.Helm, M.V.Kartsovnik, M.Bartkowiak, N.Bittner, M. Lambacher, A. Erb, J. Wosnitza, and R. Gross, Phys.Rev. Lett. 103, 157002 (2009).
  26. T. Helm, M.V. Kartsovnik, C. Proust, B. Vignolle, C. Putzke, E. Kampert, I. Sheikin, E.-S. Choi, J. S. Brooks, N. Bittner, W. Biberacher, A. Erb, J.Wosnitza, and R. Gross, Phys.Rev.B 92, 094501 (2015).
  27. T. Terashima, N. Kurita, M. Tomita, K. Kihou, C.-H. Lee, Y. Tomioka, T. Ito, A. Iyo, H. Eisaki, T. Liang, M. Nakajima, S. Ishida, S.-I. Uchida, H. Harima, and S. Uji, Phys.Rev. Lett. 107, 176402 (2011).
  28. A. I. Coldea, D. Braithwaite, and A. Carrington, C.R.Phys. 14, 94 (2013).
  29. T. Terashima, N. Kikugawa, A. Kiswandhi, E.-S. Choi, J. S. Brooks, S. Kasahara, T. Watashige, H. Ikeda, T. Shibauchi, Y. Matsuda, T. Wolf, A.E. B¨ohmer, F. Hardy, C. Meingast, H. v. L¨ohneysen, M.-T. Suzuki, R. Arita, and S. Uji, Phys. Rev.B. 90, 144517 (2014).
  30. Superlattices and Other Heterostructures, by E. L. Ivchenko and G.E. Pikus, Springer Berlin, Heidelberg (1997); https://doi.org/10.1007/978-3-642-60650-2.
  31. K. Enomoto, S. Uji, T. Yamaguchi, T. Terashima, T. Konoike, M. Nishimura, T. Enoki, M. Suzuki, and I. S. Suzuki, Phys.Rev.B 73, 045115 (2006).
  32. Lei et al., Sci.Adv. 6, 6407 (2020).
  33. P. D. Grigoriev, A. A. Sinchenko, P. Lejay, A. Hadj-Azzem, J. Balay, O. Leynaud, V.N. Zverev, and P. Monceau, Eur.Phys. J.B 89, 151 (2016).
  34. В. М. Гвоздиков, ФТТ 26, 2574 (1984)
  35. Sov.Phys. Solid State 26(9), 1560 (1984).
  36. T. Maniv and I.D. Vagner, Phys.Rev.B 38, 6301 (1988).
  37. P. Grigoriev, I. Vagner, Письма вЖЭТФ, 69, 139 (1999)
  38. JETP Lett 69, 156 (1999).
  39. P. Moses and R.H. McKenzie, Phys.Rev.B 60, 7998 (1999).
  40. T. Champel and V.P. Mineev, Philos.Mag.B 81, 55 (2001).
  41. P.D. Grigoriev, ЖЭТФ 119, 1257 (2001)
  42. JETP 92, 1090 (2001).
  43. T. Champel, Phys.Rev.B 64, 054407 (2001).
  44. T. Champel and V.P. Mineev, Phys.Rev.B 66, 195111 (2002).
  45. P.D. Grigoriev, Phys.Rev.B 67, 144401 (2003).
  46. V. M. Gvozdikov, Yu. V. Pershin, E. Steep, A.G.M. Jansen, and P. Wyder, Phys. Rev. B 65, 165102 (2002).
  47. C.Bergemann, S.R. Julian, A.P.Mackenzie, S.NishiZaki, and Y. Maeno, Phys.Rev. Lett. 84, 2662 (2000).
  48. P.D. Grigoriev, Phys.Rev.B 81, 205122 (2010).
  49. P.D. Grigoriev, Phys.Rev.B 83, 245129 (2011).
  50. P.D. Grigoriev, Phys.Rev.B 88, 054415 (2013).
  51. P.D. Grigoriev and T. I. Mogilyuk, Phys.Rev.B 90, 115138 (2014).
  52. P.D. Grigoriev and T. I. Mogilyuk, Phys.Rev.B 95, 195130 (2017).
  53. P.D. Grigoriev and T. Ziman, Phys.Rev.B 96, 165110 (2017).
  54. T. I. Mogilyuk and P.D. Grigoriev, Phys.Rev.B 98, 045118 (2018).
  55. A.A. Abrikosov, Fundamentals of the Theory of Metals, North Holland, Amsterdam (1988).
  56. J.M. Ziman, Principles of the Theory of Solids, Cambridge University, Cambridge, England, (1972).
  57. D. Shoenberg, Magnetic Oscillations in Metals, Cambridge University, Cambridge, England, (1984).
  58. Bodo Huckestein Rev.Mod.Phys. 67, 357 (1995).
  59. S.A. J. Wiegers, M. Specht, L.P. Levy, M.Y. Simmons, D.A. Ritchie, A. Cavanna, B. Etienne, G. Martinez, and P. Wyder, Phys.Rev. Lett. 79, 3238 (1997).
  60. А.А. Быков, Письма в ЖЭТФ 88, 70 (2008).
  61. А.А. Быков, Д.В. Номоконов, А.В. Горан и др. Письма в ЖЭТФ 114, 486 (2021).
  62. G. M. Minkov, O. E. Rut, A. A. Sherstobitov, S.A. Dvoretski, N.N. Mikhailov, V.A. Solov'ev, M.Yu. Chernov, S.V. Ivanov, and A.V. Germanenko Phys.Rev.B 101, 245303 (2020).
  63. A.A. Burkov and Leon Balents, Phys.Rev. Lett. 107, 127205 (2011)
  64. A.A. Zyuzin, Si Wu, and A.A. Burkov, Phys. Rev.B 85, 165110 (2012)
  65. G. Zhang et al., Appl.Phys. Lett. 95, 053114 (2009)
  66. H. Peng et al., Nature Mater. 9, 225 (2009)
  67. Y. Zhang et al., Nature Phys. 6, 584 (2010)
  68. W. Zhang, R. Yu, H.-J. Zhang, X. Dai, and Zh. Fang, New J.Phys., 12(6), 065013 (2010).
  69. Ch.-X. Liu, X.-L. Qi, H. J. Zhang, X. Dai, Zh. Fang, and Sh.-Ch. Zhang, Phys.Rev.B 82(4), 045122 (2010)
  70. J. Linder, T. Yokoyama, and A. Sudbø, Phys. Rev. B 80, 205401 (2009).
  71. C. Liu, H. Zhang, B. Yan, X. Qi, T. Frauenheim, X. Dai, Z. Fang, and S. Zhang, Phys.Rev.B 81, 041307 (2010)
  72. H. Lu, W. Shan, W. Yao, Q. Niu, and S. Shen, Phys.Rev.B 81, 115407 (2010)
  73. J.-P. Xu, M.-X. Wang, Zh. L. Liu et. al., Phys.Rev. Lett. 114, 017001 (2015)
  74. N.P. Armitage, E. J. Mele, and A. Vishwanath, Rev.Mod.Phys. 90, 015001 (2018)
  75. З. З Алисултанов, ЖЭТФ 152 986 (2017)
  76. Z. Z. Alisultanov, JETP 125, 836 (2017).
  77. Z. Z. Alisultanov, Sci.Rep. 8, 13707 (2018).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».