物質基礎科学特殊講義II

高い電気伝導度を持つ伝導体の特徴として、大きな熱伝導、表面での高い反射率、温度に依らない磁性などが上げられる。これらの性質は、最も大きな運動エネルギーを持つ伝導電子の性質により決まっている。これはフェルミ準位にある電子が伝導体の物性をほとんど決めることになる。
フェルミ準位にある電子状態は、伝導体の構成元素や構造などを反映して、固有のフェルミ面を形成している。フェルミ面およびそれを形成するエネルギーバンドには、物性を特徴付ける様々な微視的な情報が含まれている。この情報をいかに引き出せるのかが、伝導体の物性の起源を理解する上での重要な研究課題となっている。
本講義では、電子状態が磁場中でどのように変化するのかを平易に解説する。そして量子振動測定や磁場方位に依存する磁気抵抗測定からフェルミ面のどのような情報を引き出せるのかを見る。

High　electric　Conductors with high electrical conductivity are characterized by high thermal conductivity, high optical reflectivity, and temperature-independent magnetism. These properties are determined by the conduction electrons with the highest kinetic energy. This means that the electrons at the Fermi level determine most of the properties of the conductors.
Electronic states at the Fermi level form unique Fermi surfaces, reflecting the elements and crystal structure. The Fermi surfaces and the energy bands contain various microscopic information that characterize the physical properties. How this information can be extracted is an important research issue in understanding the origin of the physical properties of conductors.
In this lecture, we see how electronic states change in a magnetic field. Then we will see what kind of information on Fermi surfaces can be extracted from quantum oscillation measurements and angular dependent magnetoresistance measurements.