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デ・ハース・ファン・アルフェン効果（ DHVAと略されることが多い）は、純粋な金属結晶の磁化率が磁場Bの強度の増加に伴って振動する量子力学的効果である。これは、物質のフェルミ面を決定するために使用できる。電気抵抗率（シュブニコフ・デ・ハース効果）、比熱、音の減衰と速度など、他の量も振動する。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]これは、ワンダー・ヨハネス・デ・ハースとその弟子であるピーテル・M・ファン・アルフェン にちなんで名付けられた。 [ 4 ] DHVA 効果は、物質中の遍歴電子の軌道運動から生じる。低磁場における同等の現象は、ランダウ反磁性として知られている。
物質の微分磁化率は次のように定義される。
どこは印加された外部磁場であり、材料の磁化。、 どこは真空の透磁率です。実際には、印加磁場と測定磁場はほぼ同じです。（その材料が強磁性体でない場合）
微分磁化率の振動を に対してプロットすると期間がある（テスラ-1単位）面積に反比例するフェルミ面の極値軌道（m −2）の、印加磁場の方向、すなわち
どこプランク定数であり、は基本電荷です。[ 5 ]複数の極値軌道が存在すると、複数の周期が重なり合うことになります。[ 6 ]半古典近似を用いると、リフシッツ・コセビッチ公式として知られる、より正確な公式が得られます。[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]
最新の手法では、試料周囲の磁場の向きを変えて測定した結果から、金属のフェルミ面を実験的に決定することが可能となる。
実験的には、1930 年に WJ de Haas と PM van Alphen がビスマス単結晶の磁化を注意深く研究した際に発見されました。磁化は磁場の関数として振動しました。[ 4 ]この実験の着想は、最近Lev Shubnikovと De Haasによって発見されたShubnikov–de Haas 効果でした。これは、強い磁場の関数として電気抵抗率が振動することを示していました。De Haas は、磁気抵抗も同様の挙動を示すはずだと考えました。[ 10 ]
この現象の理論的予測は、実験に先立ち、同年中にレフ・ランダウによって定式化されましたが[ 11 ]、彼はその実証に必要な磁場を実験室で生成することはまだ不可能だと考えたため、それを破棄しました[ 12 ] [ 13 ] [ 10 ] 。この効果は、印加された磁場中の電子エネルギーのランダウ量子化を用いて数学的に記述されました。DHVA効果を物質に発現させるには、通常数テスラの強力な均一磁場と低温が必要です[ 14 ] 。後年、私的な会話の中で、デイヴィッド・ショーエンバーグはランダウに、なぜ実験による実証が不可能だと考えたのか尋ねました。ランダウは、ショーエンバーグの指導教官であるピョートル・カピツァが、そのような磁場の均一性は非現実的だと彼を説得したと答えました[ 10 ] 。
1950年代以降、DHVA効果は、Lars Onsager (1952) [ 15 ]および独立してIlya LifshitzとArnold Kosevich (1954) [ 16 ] [ 17 ]が、この現象が金属のフェルミ面を画像化するために使用できることを指摘したことで、より広く注目されるようになった。[ 10 ] 1954年、Lifshitz とAleksei Pogorelov は、この理論の適用範囲を決定し、極値断面を測定することによって任意の凸フェルミ面の形状を決定する方法を説明した。Lifshitz と Pogorelov はまた、振動の温度依存性と電子のサイクロトロン質量との間の関係を発見した。[ 7 ]
1970年代までに、ほとんどの金属元素のフェルミ面は、デハース・ファンアルフェン効果とシュブニコフ・デハース効果を用いて再構築された。[ 7 ]その後、角度分解光電子分光法（ARPES）など、フェルミ面を研究するための他の技術が登場した。 [ 9 ]
