De Haas-van Alphen oscillations near the Lifshitz transition from two electron pockets to one electron pocket in the two-dimensional Dirac fermion systems
Keita Kishigi, Yasumasa Hasegawa
备注：
arXiv admin note: text overlap with arXiv:2010.13329
通过电子掺杂改变费米面的拓扑结构（Lifshitz跃迁），我们从理论上研究了系统中的de Haas-van Alphen（dHvA）振荡。我们采用了二维紧束缚模型，在第一布里渊区有两个Dirac点，在压力下$α$-（BEDT-TTF）$_2$ I $_3$.当系统掺杂较轻时，存在两个面积相同的闭合费米面，在固定电子填充（$ν$）和固定化学势（$μ$）两种情况下，dHvA振荡分别为相对于磁场的锯齿形和反锯齿形.通过增加掺杂，系统接近Lifshitz转变，其中两个封闭的费米面彼此接近。然后，我们发现dHvA振荡的模式发生了变化。在固定电子填充的情况下，磁化强度的跳跃出现在基本周期的中心，其幅度增大;而在固定化学势的情况下，跳跃被分成一对跳跃，其间隔变大。这是由于朗道能级的双简并被解除。由于这种提升在具有两个狄拉克点的二维狄拉克费米子系统中可见，因此本研究中所获得的结果不仅可以应用于$α$-（BEDT-TTF）$_2$ I $_3$，而且可以应用于具有紧密定位的狄拉克点的其他材料，例如单轴应变下的石墨烯、黑磷、扭曲双层石墨烯等。
英文摘要：
We theoretically study the de Haas-van Alphen (dHvA) oscillations in the system with changing the topology of the Fermi surface (the Lifshitz transition) by electron dopings. We employ the two-dimensional tight binding model for $α$-(BEDT-TTF)$_2$I$_3$ under pressure which has two Dirac points in the first Brillouin zone. When this system is slightly doped, there exists two closed Fermi surfaces with the same area and the dHvA oscillations become saw-tooth pattern or inversed saw-tooth pattern for both cases of fixed electron filling ($ν$) or fixed chemical potential ($μ$) with respect to the magnetic field, respectively. By increasing dopings, the system approaches the Lifshitz transition, where two closed Fermi surfaces are close each other. Then, we find that the pattern of the dHvA oscillations changes. A jump of the magnetization appears at the center of the fundamental period and its magnitude increases in the case of the fixed electron filling, while a jump is separated into a pair of jumps and its separation becomes large in the case of the fixed chemical potential. This is due to the lifting of double degeneracy in the Landau levels. Since this lifting is seen in the two-dimensional Dirac fermion system with two Dirac points, the obtained results in this study can be applied to not only $α$-(BEDT-TTF)$_2$I$_3$ but also other materials with closely located Dirac points such as graphene under the uniaxial strain, in black phosphorus, twisted bilayer graphene, and so on.
Quantum Hall conductance and de Haas van Alphen oscillation in a tight-binding model with electron and hole pockets for (TMTSF)$_2$NO$_3$
在（TMTSF）$_2$ NO $_3$的紧束缚模型中，由于负离子在$a$ -方向上的周期性有序势，导致了电子和空穴的小口袋，从理论上研究了量子化霍尔电导和de Haas van Alphen（dHvA）振荡.磁场被跳跃处理为复数，这是由于矢量位引起的相位，即Peierls替换。在参数和磁场的实际值中，获得作为磁场的函数的能量（Hofstadter蝶形图）。结果表明，作为反磁场的函数，能级加宽，带隙周期性地闭合或几乎闭合，这在磁击穿的半经典理论中是看不到的。当化学势处于能隙内时，霍尔电导被量子化为一个由丢番图方程得到的整数。当在该系统中掺杂电子或空穴时，霍尔电导在磁场的某些区域中被量子化，但由于朗道能级的加宽，霍尔电导在磁场的其它区域中不被量子化。零温下dHvA振荡的振幅随磁场的增大而减小，而在半经典的Lifshitz Kosevich公式中dHvA振荡的振幅是常数.
The Anomalous de Haas-van Alphen Effect in InAs/GaSb quantum wells
de Haas-van Alphen效应（dHvAe）描述了作为反向施加的磁场的函数的材料中的磁化强度的周期性振荡。它形成了测量费米表面性质的良好程序的基础，并且它的观察通常被视为系统是金属的直接签名。然而，某些绝缘体可以表现出类似的振荡的磁化从量子化的电子状态的能量在填充带。最近，这种${\it anomalous}$ dHvAe（AdHvAe）的理论已经被提出，但到目前为止还没有明确的实验观察。在这里，我们表明，InAs/GaSb量子阱的倒窄隙制度是一个理想的平台，用于观察的AdHvAe。从我们的微观计算，我们作出定量预测的相关磁场和温度制度，并描述明确的实验签名。
Effect of structural disorder on quantum oscillations in graphite
我们研究了在温度低至30 mK和磁场高至14 T的条件下，结构无序对单晶和高取向热解石墨样品中测得的de Haas van Alphen（dHvA）和Shubnikov de Haas（SdH）量子振荡的影响。的测量进行了不同的样品，其特征在于通过X射线衍射，透射电子显微镜和原子力显微镜技术。我们的结果揭示了量子振荡的振幅和表面粗糙度之间的相关性。
