Što na kvantne oscilacije mogu otkriti o svojstvima materijala · 0 5 10 15 20 25 30 0 1 e t (k) m...
TRANSCRIPT
![Page 1: Što na kvantne oscilacije mogu otkriti o svojstvima materijala · 0 5 10 15 20 25 30 0 1 e T (K) m * =0.04 m e Oscilacije magnetizacije kriju puno informacija o materijalu - koncentraciju](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050717/5e154a4138cb7039b6404dd2/html5/thumbnails/1.jpg)
Što na kvantne oscilacije mogu
otkriti o svojstvima materijala
Predavanje u sklopu kolegija: Eksperimentalne tehnike u fizici
![Page 2: Što na kvantne oscilacije mogu otkriti o svojstvima materijala · 0 5 10 15 20 25 30 0 1 e T (K) m * =0.04 m e Oscilacije magnetizacije kriju puno informacija o materijalu - koncentraciju](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050717/5e154a4138cb7039b6404dd2/html5/thumbnails/2.jpg)
Plan predavanje:
Eksperimentalni rezultati i saznanja koja će nas motivirati da
razumijemo novu eksperimentalnu tehniku
Kako možemo mjeriti kvantne oscilacije u magnetizaciji
Supravodljivi kvantni interferometar
Superconducting QUantum Interference Device
SQUID-megnetometra
![Page 3: Što na kvantne oscilacije mogu otkriti o svojstvima materijala · 0 5 10 15 20 25 30 0 1 e T (K) m * =0.04 m e Oscilacije magnetizacije kriju puno informacija o materijalu - koncentraciju](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050717/5e154a4138cb7039b6404dd2/html5/thumbnails/3.jpg)
Ma
gn
eti
za
cija
feromagnetizam
Definicija magnetizacije
Magnetizacija: odgovor materijala
na vanjsko magnetsko polje
Tenzor susceptibilnosti
![Page 4: Što na kvantne oscilacije mogu otkriti o svojstvima materijala · 0 5 10 15 20 25 30 0 1 e T (K) m * =0.04 m e Oscilacije magnetizacije kriju puno informacija o materijalu - koncentraciju](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050717/5e154a4138cb7039b6404dd2/html5/thumbnails/4.jpg)
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2 5K 7K
8K 10K
13K 15K
17K 20K
30K
M
(em
u/m
ol)
1/0H (1/T)
Odgovor kristala Pb0.83 Sn0.17Se na vanjsko magnetsko polje daje oscilacije
Primijetite da je polje invertirano
Izgled kristala
Magn
eti
zaci
ja
![Page 5: Što na kvantne oscilacije mogu otkriti o svojstvima materijala · 0 5 10 15 20 25 30 0 1 e T (K) m * =0.04 m e Oscilacije magnetizacije kriju puno informacija o materijalu - koncentraciju](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050717/5e154a4138cb7039b6404dd2/html5/thumbnails/5.jpg)
Oscilacije magnetizacije u vanjskom polju nazivaju se:
de Haas-van Alphen oscilacije (dHvA)
Pozadina dHvA oscilacija leži u Landu kvantizaciji
Energija slobodnog elektrona
Vanjsko magnetsko
polje
Kvantizacija
Degenerirani
energijski nivoi
![Page 6: Što na kvantne oscilacije mogu otkriti o svojstvima materijala · 0 5 10 15 20 25 30 0 1 e T (K) m * =0.04 m e Oscilacije magnetizacije kriju puno informacija o materijalu - koncentraciju](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050717/5e154a4138cb7039b6404dd2/html5/thumbnails/6.jpg)
0 5 10 15 20 25 300
1
Am
pli
tud
e
T(K)
m*=0.04m
e
Oscilacije magnetizacije kriju puno informacija o materijalu
- koncentraciju elektrona
- oblik Fermijve plohe
- efektivna masa elektrona
- vrijeme između sudara elektrona
- spinsku informaciju
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
-2.1
-1.8
-1.5
-1.2
-0.9
ln(
M B
1/2si
nh
(T
/B))
1/B (T-1)
dHvA
=5´-13
s
dHvA oscilacije su općenito vrlo slabi efekt te
trebamo sofisticiranu metodu da ih detektiramo
Efektivna masa
elektrona
Informacija o
raspršenju elektrona
![Page 7: Što na kvantne oscilacije mogu otkriti o svojstvima materijala · 0 5 10 15 20 25 30 0 1 e T (K) m * =0.04 m e Oscilacije magnetizacije kriju puno informacija o materijalu - koncentraciju](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050717/5e154a4138cb7039b6404dd2/html5/thumbnails/7.jpg)
SQUID megnetometar
Uređaj za mjerenje statičke (DC) magnetizacije
Osjetljivost ~fT !
Supravodljiv
magnet
SQUID
„SQUID”
detektor
Signalne
zavojnice
Linearni motor
za pomicanje
uzorka
Tekući helij
Magn
ets
ko p
olj
e
Uzorak
Ind
uci
ran
i si
gn
al
![Page 8: Što na kvantne oscilacije mogu otkriti o svojstvima materijala · 0 5 10 15 20 25 30 0 1 e T (K) m * =0.04 m e Oscilacije magnetizacije kriju puno informacija o materijalu - koncentraciju](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050717/5e154a4138cb7039b6404dd2/html5/thumbnails/8.jpg)
SQUID megnetometar
Uređaj za mjerenje statičke (DC) magnetizacije
Magn
ets
ko p
olj
e
Uzorak
Ind
uci
ran
i si
gn
al
![Page 9: Što na kvantne oscilacije mogu otkriti o svojstvima materijala · 0 5 10 15 20 25 30 0 1 e T (K) m * =0.04 m e Oscilacije magnetizacije kriju puno informacija o materijalu - koncentraciju](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050717/5e154a4138cb7039b6404dd2/html5/thumbnails/9.jpg)
SQUID detektor SQUID petlja
Mjereni signal
Struja
Stvarni izgled SQUID detektora
Elektronika za mjerenje
napona
Josephsonova
tunel barijera
![Page 10: Što na kvantne oscilacije mogu otkriti o svojstvima materijala · 0 5 10 15 20 25 30 0 1 e T (K) m * =0.04 m e Oscilacije magnetizacije kriju puno informacija o materijalu - koncentraciju](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050717/5e154a4138cb7039b6404dd2/html5/thumbnails/10.jpg)
Supravodič (Nb)
Tunel
barijera
(Al2O3)
SQUID petlja Tunel barijera snižava kritičnu
supravodljivu struju jc
Nb Nb
Al2O3
d~1 nm
(Ukupan) Magnetski tok kroz petlju je
kvantiziran
Kvant magnetskog toka
![Page 11: Što na kvantne oscilacije mogu otkriti o svojstvima materijala · 0 5 10 15 20 25 30 0 1 e T (K) m * =0.04 m e Oscilacije magnetizacije kriju puno informacija o materijalu - koncentraciju](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050717/5e154a4138cb7039b6404dd2/html5/thumbnails/11.jpg)
Vanjsko magnetsko polje inducira
supravodljive struje
Supravodljiva struja je vođena
zahtjevom
Ind
uci
ran
a st
ruja
![Page 12: Što na kvantne oscilacije mogu otkriti o svojstvima materijala · 0 5 10 15 20 25 30 0 1 e T (K) m * =0.04 m e Oscilacije magnetizacije kriju puno informacija o materijalu - koncentraciju](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050717/5e154a4138cb7039b6404dd2/html5/thumbnails/12.jpg)
Interferencijski uzorak
![Page 13: Što na kvantne oscilacije mogu otkriti o svojstvima materijala · 0 5 10 15 20 25 30 0 1 e T (K) m * =0.04 m e Oscilacije magnetizacije kriju puno informacija o materijalu - koncentraciju](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050717/5e154a4138cb7039b6404dd2/html5/thumbnails/13.jpg)
Kako se mjeri signal?
Mjerenje kritične struje nije praktična metoda
Želimo mjeriti napon
Uvjet da možemo
mjeriti napon
![Page 14: Što na kvantne oscilacije mogu otkriti o svojstvima materijala · 0 5 10 15 20 25 30 0 1 e T (K) m * =0.04 m e Oscilacije magnetizacije kriju puno informacija o materijalu - koncentraciju](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050717/5e154a4138cb7039b6404dd2/html5/thumbnails/14.jpg)
Gdje se još koristi SQUID magnetometar
Snimanje mozga
Geofizika i geologija