В сильном магнитном поле электроны в тонкой металлической плёнке движутся по круговым орбитам. Если толщина плёнки сравнима с размером такой орбиты, сопротивление начинает осциллировать — это осцилляции Зондхаймера, известные с середины прошлого века как чисто геометрический эффект. Новое исследование показывает: квантовые поправки, связанные с топологией электронных зон, меняют частоту этих колебаний.
Авторы разработали общую квантовую теорию для тонких проводников в пределе больших магнитных полей. В отличие от осцилляций Шубникова — де Гааза, где топология входит только в фазу, здесь она сдвигает саму частоту. Это позволяет напрямую, без сложных подгонок, восстановить полный спектр уровней Ландау — разрешённых энергий электрона в магнитном поле.
Модель с настраиваемой фазой Берри демонстрирует, как топология проявляется в экспериментально доступных спектрах магнитосопротивления. Рассмотрено также затухание колебаний из-за шероховатости поверхности — важный фактор для реальных образцов.
как её написали авторы, на английском arXiv:2604.10141
Sondheimer oscillations (SO) are magnetoresistance oscillations occurring in thin films due to the commensurability between cyclotron motion and sample thickness, and are traditionally regarded as a purely semiclassical size effect. Here we develop a general quantum theory of SO for thin-film conductors in the quantum limit of a large magnetic field. We show that corrections arising from band topology modify the SO frequency, in contrast to Shubnikov-de Haas oscillations where topological information appears only in the phase. As a consequence, quantum SO provide a direct and robust probe of the full Landau level spectrum. Applying our framework to a minimal model with tunable Berry phase, we demonstrate how topology manifests itself in experimentally accessible magneto-oscillation spectra and discuss damping mechanisms including surface roughness.
Осцилляции Зондхаймера названы в честь физика, который в 1950 году объяснил их как интерференцию электронных волн, отражённых от границ плёнки.