論文の概要: The thickness dependence of quantum oscillations in ferromagnetic Weyl
metal SrRuO$_{3}$
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.13331v2
- Date: Wed, 21 Sep 2022 03:17:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-03 05:42:42.021432
- Title: The thickness dependence of quantum oscillations in ferromagnetic Weyl
metal SrRuO$_{3}$
- Title（参考訳）: 強磁性ワイル金属SrRuO$_{3}$における量子振動の厚さ依存性
- Authors: Uddipta Kar, Akhilesh Kr. Singh, Yu-Te Hsu, Chih-Yu Lin, Bipul Das,
Cheng-Tung Cheng, M. Berben, Song Yang, Chun-Yen Lin, Chia-Hung Hsu, S.
Wiedmann, Wei-Cheng Lee, Wei-Li Lee
- Abstract要約: 厚さの異なるワイル金属SrRuO$_3$薄膜をSr$_3$(001)基板上に成長させた。
磁気輸送測定は, 最大35Tの磁場で行った。
低温, 3T以上では, 軽い有効質量のフェルミポケットに相当する周波数が30Tの周波数で検出された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.354101112823455
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Quantum oscillations in resistivity and magnetization at high magnetic fields
are a macroscopic fingerprint of the energy quantization due to the cyclotron
motion of quasiparticles. In a thin Weyl semimetal, a unique thickness
dependent Weyl-orbit quantum oscillation was proposed to exist, originating
from a nonlocal cyclotron orbit via the electron tunneling between the top and
bottom Fermi-arc surface states. Here, untwinned and high crystalline Weyl
metal SrRuO$_3$ thin films with different thicknesses were grown on miscut
SrTiO$_3$ (001) substrates. Magneto-transport measurements were carried out in
magnetic fields up to 35 T, and quantum oscillations with different frequencies
were observed and compared to the calculated band structure. In particular, we
discovered a frequency $F \approx$ 30 T at low temperatures and above 3 T that
corresponds to a small Fermi pocket with a light effective mass. Its
oscillation amplitude appears to be at maximum for film thicknesses in a range
of 10 to 20 nm, and the phase of the oscillation exhibits a systematic change
with the film thickness. After isolating the well separated frequencies, the
constructed Landau fan diagram shows an unusual concave downward curvature in
the 1/$\mu_0H_n$-$n$ curve, where $n$ is the Landau level index. Based on the
rigorous analysis of the thickness and field-orientation dependence of the
quantum oscillations, the oscillation with $F \approx$ 30 T is attributed to be
of surface origin, which is related to the Fermi-arc surface state originating
from non-overlapping Weyl nodes projected on the film's surface plane. Those
findings can be understood within the framework of the Weyl-orbit quantum
oscillation effect with non-adiabatic corrections.
- Abstract（参考訳）: 高磁場における比抵抗および磁化の量子振動は準粒子のサイクロトロン運動によるエネルギー量子化のマクロな指紋である。
薄いワイル半金属では、フェルミ弧上面と下面の間の電子トンネルを経由した非局所サイクロトロン軌道から、独特な厚さ依存ワイル軌道量子振動が提案されている。
ここでは,SrTiO$_3$(001)基板上に異なる厚さのワイル金属SrRuO$_3$薄膜が成長した。
最大35Tまでの磁場で磁気輸送測定を行い、周波数の異なる量子振動を観測し、計算されたバンド構造と比較した。
特に, 低温, 3T以上での周波数$F \approx$30Tは, 軽い有効質量のフェルミポケットに相当する。
その振動振幅は10nmから20nmの範囲の膜厚に対して最大であり、振動の位相は膜厚とともに系統的な変化を示す。
十分に分離された周波数を分離した後、構築されたランダウファン図は、1/$\mu_0H_n$-$n$曲線において異常な凹凸下方曲率を示す。
量子振動の厚さと磁場配向依存性の厳密な解析に基づいて、$F \approx$ 30Tの振動は表面原点によるものとされ、これはフィルムの表面面に投影される非重なり合うワイルノードに由来するフェルミ弧の表面状態と関連している。
これらの結果は、非断熱補正を伴うワイル軌道量子振動効果の枠組みの中で理解することができる。
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