論文の概要: Is it possible to determine unambiguously the Berry phase solely from quantum oscillations?

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.09560v1
• Date: Wed, 14 Jan 2026 15:29:15 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-15 18:59:20.449309
• Title: Is it possible to determine unambiguously the Berry phase solely from quantum oscillations?
• Title（参考訳）: 量子振動のみからベリー相を不明瞭に決定することは可能か?
• Authors: Bogdan M. Fominykh, Valentin Yu. Irkhin, Vyacheslav V. Marchenkov,
• Abstract要約: ベリー位相とゼーマン効果の相互作用が位相決定を複雑にすることを示す。 また、フェルミレベルの磁場依存性という、未承認の別のメカニズムについても論じる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The Berry phase, a fundamental geometric phase in quantum systems, has become a crucial tool for probing the topological properties of materials. Quantum oscillations, such as Shubnikov-de Haas (SdH) oscillations, are widely used to extract this phase, but its unambiguous determination remains challenging. This work highlights the inherent ambiguities in interpreting the oscillation phase solely from SdH data, primarily due to the influence of the spin factor $R_S$, which depends on the Landé $g$-factor and effective mass. While the Lifshitz-Kosevich (LK) theory provides a framework for analyzing oscillations, the unknown g-factor introduces significant uncertainty. For instance, a zero oscillation phase could arise either from a nontrivial Berry phase or a negative $R_S$. We demonstrate that neglecting $R_S$ in modern studies, especially for topological materials with strong spin-orbit coupling, can lead to doubtful conclusions. Through theoretical analysis and numerical examples, we show how the interplay between the Berry phase and Zeeman effect complicates phase determination. Additionally, we also discuss another underappreciated mechanism - the magnetic field dependence of the Fermi level. Our discussion underscores the need for complementary experimental techniques to resolve these ambiguities and calls for further research to refine the interpretation of quantum oscillations in topological systems.
• Abstract（参考訳）: 量子系の基本的な幾何学的位相であるベリー相は、物質のトポロジカルな性質を探索するための重要な道具となっている。 シュブニコフ・デ・ハース(SdH)振動のような量子振動はこの位相を抽出するために広く用いられているが、その不明瞭な決定は依然として難しい。 この研究は、SdHデータのみから発振位相を解釈する際の固有の曖昧さを強調し、主にLandé $g$-factor と実効質量に依存するスピン因子 $R_S$ の影響による。 Lifshitz-Kosevich (LK) 理論は振動を分析するための枠組みを提供するが、未知の g-因子は大きな不確実性をもたらす。 例えば、ゼロ振動位相は非自明なベリー位相または負の$R_S$から生じる。 現代の研究では、特に強いスピン軌道結合を持つトポロジカル材料に対して、R_S$を無視することは、疑わしい結論をもたらすことが示されている。 理論的解析と数値的な例を通して、ベリー位相とゼーマン効果の相互作用が位相決定を複雑にすることを示す。 さらに、フェルミレベルの磁場依存性という、別の未解明のメカニズムについても論じる。 我々の議論は、これらの曖昧さを解決するための補完的な実験技術の必要性を強調し、トポロジカルシステムにおける量子振動の解釈を洗練するためのさらなる研究を求めている。

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