Периодические изменения физического свойства, например сопротивления, из-за квантования электронных орбит в магнитном поле.Квантовые осцилляции — это периодические изменения физического свойства, такого как электрическое сопротивление или намагниченность, которые возникают при помещении материала в сильное магнитное поле при низких температурах. Эти осцилляции возникают потому, что энергетические уровни электронов в магнитном поле становятся квантованными, образуя дискретные уровни Ландау. При изменении напряжённости магнитного поля эти уровни проходят через энергию Ферми, что приводит к осцилляциям свойства.
Эффект был впервые предсказан Львом Ландау в 1930 году, а эффект де Хааза — ван Альфена был экспериментально наблюдён Вандером де Хаазом и Питером ван Альфеном в 1930 году. Эффект Шубникова — де Хааза был открыт Львом Шубниковым и Вандером де Хаазом в том же году.
В магнитном поле электроны движутся по круговым орбитам, и их энергия квантуется в уровни Ландау. При увеличении поля расстояние между этими уровнями растёт, и они смещаются вверх по энергии. Когда уровень пересекает энергию Ферми, электроны перераспределяются, вызывая осцилляции плотности состояний на уровне Ферми. Это приводит к периодическим изменениям сопротивления (эффект Шубникова — де Хааза) или намагниченности (эффект де Хааза — ван Альфена). Период осцилляций напрямую связан с площадью сечения поверхности Ферми.
Квантовые осцилляции — мощный инструмент для картирования поверхности Ферми металлов и сверхпроводников, предоставляющий важную информацию об их электронной структуре.
Квантовые осцилляции настолько чувствительны, что их можно использовать для обнаружения присутствия одного-единственного атома примеси в кристалле, так как он слегка изменяет поверхность Ферми и, следовательно, картину осцилляций.
