Entropy Signatures of Topological Phase Transitions


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

We review the behavior of the entropy per particle in various two-dimensional electronic systems. The entropy per particle is an important characteristic of any many-body system that tells how the entropy of the ensemble of electrons changes if one adds one more electron. Recently, it has been demonstrated how the entropy per particle of a two-dimensional electron gas can be extracted from the recharging current dynamics in a planar capacitor geometry. These experiments pave the way to the systematic studies of entropy in various crystal systems including novel two-dimensional crystals such as gapped graphene, germanene, and silicene. Theoretically, the entropy per particle is linked to the temperature derivative of the chemical potential of the electron gas by the Maxwell relation. Using this relation, we calculate the entropy per particle in the vicinity of topological transitions in various two-dimensional electronic systems. We show that the entropy experiences quantized steps at the points of Lifshitz transitions in a two-dimensional electron gas with a parabolic energy spectrum. In contrast, in doubled-gapped Dirac materials, the entropy per particle demonstrates characteristic spikes once the chemical potential passes through the band edges. The transition from a topological to trivial insulator phase in germanene is manifested by the disappearance of a strong zero-energy resonance in the entropy per particle dependence on the chemical potential. We conclude that studies of the entropy per particle shed light on multiple otherwise hidden peculiarities of the electronic band structure of novel two-dimensional crystals.

Об авторах

Y. Galperin

Department of Physics, University of Oslo, P. O. Box 1048 Blindern; Ioffe Physical–Technical Institute, Russian Academy of Sciences

Email: varlamov@ing.uniroma2.it
Норвегия, Oslo, 0316; St. Petersburg, 194021

D. Grassano

Departments of Physics and INFN, University of Rome Tor Vergata

Email: varlamov@ing.uniroma2.it
Италия, Rome, I-00133

V. Gusynin

Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine

Email: varlamov@ing.uniroma2.it
Украина, Kiev, 03680

A. Kavokin

SPIN-CNR, c/o Department of Civil Engineering and Computer Science, University “Tor Vergata,” ; Spin Optics Laboratory, St. Petersburg State University

Email: varlamov@ing.uniroma2.it
Италия, Viale del Politecnico 1, Rome, I-00133; , St. Peterbsurg, 198504

O. Pulci

Departments of Physics and INFN, University of Rome Tor Vergata

Email: varlamov@ing.uniroma2.it
Италия, Rome, I-00133

S. Sharapov

Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine

Email: varlamov@ing.uniroma2.it
Украина, Kiev, 03680

V. Shubnyi

Department of Physics, Taras Shevchenko National University of Kiev

Email: varlamov@ing.uniroma2.it
Украина, Kiev, 03680

A. Varlamov

SPIN-CNR, c/o Department of Civil Engineering and Computer Science, University “Tor Vergata,”

Автор, ответственный за переписку.
Email: varlamov@ing.uniroma2.it
Италия, Viale del Politecnico 1, Rome, I-00133

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Inc., 2018

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».