单尺度磁弹性朗道量子化:热力学、量子振荡与计量学

该研究团队开发了一种统一、单尺度的理论框架,用于描述均匀螺位错面密度电子系统在恒定磁场中的热力学与量子振荡行为。通过引入可调谐能隙ℏ|ω_eff|(其中ω_eff=ω_c+ω_{cl}),所有基于紧致谐振子配分函数的平衡态观测量——自由能、内能、熵、热容、磁化强度、磁化率及磁热响应——均坍缩为x=ℏ|ω_eff|/(2k_BT)变量的普适双曲核函数。该工作发现了横向能隙闭合且热容达到均分配平台的补偿场区域,为磁弹干涉效应提供了明确特征判据。在输运与扭矩测量中,该能隙尺度使霍尔风扇图发生刚性位移,并将德哈斯-范阿尔芬振荡与舒布尼科夫-德哈斯振荡的1/B周期压缩为1/B_eff表达,由此提出的相位解缠绕方案可通过单次磁场扫描实现位错密度计量。对于介观样品,朗道简并度的边界修正会产生诊断有效磁长度的有限尺寸量热振荡。中等无序度与弱相互作用在平滑振幅的同时可保持核函数结构。该研究规划了结合片上量热、扭矩磁强与输运测量的实验路线,并探讨了基于能隙尺度ℏ|ω_eff|的理性设计在热电子学与应变工程中的器件级应用前景:包括磁热微冷却、磁弹热开关及膨胀转导等领域。
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提交arXiv: 2025-10-22 14:34

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