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Graphite – Oscillation de Haas van Alphen pour sonder La surface de Fermi

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La surface de Fermi du graphite a des poches de porteurs majoritaires d’électrons et de trous avec des sections extrémales maximale à kz = 0 (électrons) et kz = 0,35 (trous). Pour les deux types de porteurs de charge, la dispersion est parabolique (fermions massifs). Par contre au point H (kz = 0,5) la dispersion est linéaire, similaire à celle des porteurs de charge dans le graphène (fermions de Dirac sans masse). Au point H , il y a deux orbites extrémales possibles. Une orbite minimale ( col ) des porteurs majoritaires (trous), ce qui donne naissance à des effets de porteurs minoritaires et une orbite extrémale maximale de la petite poche de trou de la minorité ellipsoïdale qui résulte de l’ intersection des deux ellipsoïdes de trou de majorité . L’existence de ces trois poches porteurs minoritaires au point K , les morceaux que l’on appelle des stabilisateurs , a été proposé , mais leur existence est considérée comme peu probable en raison de l’ assez grande valeur du paramètre de déformation trigonale SWM , nécessaire.

Nous avons utilisé l’effet dHvA pour obtenir une carte complète de la surface de Fermi de graphite naturel. Les mesures ont été effectuées à basse température ( T = 0.4K ) avec rotation in-situ. Pourdes ngles inférieurs à 60 degrés, les périodes de dHvA des électrons et des trous suivent une dépendance cosinus. Bien qu’un tel comportement quasi -2D soit bien établi dans la littérature, les mesures de dHvA précédentes, avaient été incapables de faire la distinction entre une ellipsoïde 3D très allongée et une surface Fermi cylindrique à 2D . Nos résultats à grands angles d’inclinaison démontrent sans équivoque que le graphite a une surface de Fermi fermée 3D qui est décrite avec précision par l’ellipsoïdes très allongés si le de spin est pris en compte. Une comparaison de nos données avec les calculs de SWM complet nous permet d’affiner les paramètres de liaison forte SWM.

Figure 1 : SWM surface de Fermi du graphite le long du bord HKH . A kz= 0 (point K ) et à kz = 0,35 , la surface de Fermi a une section extrémales maximales à kz = 0,5 (point H), il y a un minimum de le section des orbites extrémales (col)

Voir en ligne : For more information please see Schneider et al. Phys. Rev. Lett. 108, 117401 (2012).