Magnetic Skyrmionic Polarons
本文研究了二维电子气与经典磁性离子交换耦合系统。对于大的Rashba自旋轨道耦合，单个电子可以在磁性离子系统中自诱导的Skyrmion自旋织构中自陷。这种新的准粒子带有电和拓扑电荷以及大自旋，我们将其命名为磁skyrmionic极化子。我们研究了磁skyrmionic极化子为系统基态时的参数范围：温度、交换耦合、Rashba耦合和磁场。用集体坐标近似研究了这种准粒子的动力学，得到了在电场存在下，由于Skyrmion的手征性，这种新的准粒子表现出霍尔效应.最后，我们认为，磁skyrmionic极化子可以发现在大Rashba自旋轨道耦合半导体GeMnTe。
2017-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Hall effect in infinitely large and finite-size diffusive Rashba two-dimensional electron systems: A helicity-basis nonequilibrium Green's function approach
采用非平衡格林函数方法研究了具有Rashba自旋轨道相互作用的二维电子扩散系统中的自旋霍尔效应。在自洽玻恩近似下考虑电子与杂质的长程散射势，我们发现自旋霍尔效应是由两种不同的带间极化引起的：一种是由电场直接引起的与无序无关的极化，另一种是由电子与杂质的散射引起的极化.与无序无关的极化与费米面以下的所有电子态相关，并产生原始的本征自旋霍尔电流，而无序介导的极化则与费米面附近的电子态的贡献有关，并对自旋霍尔电流产生额外的贡献。在扩散制度，总自旋霍尔电导率消失在{ \it无限大}样品，独立于温度的自旋轨道耦合常数，杂质密度，和特定形式的电子杂质散射势。然而，在{ \it有限尺寸} Rashba二维半导体中，自旋霍尔电导率不再总是消失。取决于微米范围内的样品尺寸，它可以是正的、零的或负的，最大绝对值在低温下达到$e/8π$数量级。随着样品尺寸的增加，总自旋霍尔电导率振荡的幅度减小。我们还讨论了不同尺寸样品的自旋霍尔电导率的温度依赖性。
2006-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Semianalytical study of excitons and quasiparticle band gap in two-dimensional insulators
在紧束缚近似下，对二维六方氮化硼单层膜中激子的束缚能进行了理论研究。导出了带间电子-空穴传播子的自洽方程，并在长波长范围内近似为标准氢原子的薛定谔方程。结果表明，在阶梯项中加入动态屏蔽库仑相互作用对正确描述激子结合能是至关重要的。这导致了自洽的本征值问题与动态屏蔽。研究了激子能量与轨道量子数的关系。我们预言，对于固定的主量子数，具有高轨道动量的态比具有低轨道动量的态具有低能量。利用导出的公式和实验光学带隙估算了准粒子带隙。在高极化率的限制下，采用半经典方法计算了激子的结合能。的TBA参数化支持从头计算。
2018-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong interband interaction in the excitonic insulator phase of Ta$_2$NiSe$_5$
激子绝缘体（EI）在60年代被提出作为起源于纯电子相互作用的独特绝缘状态，但其材料实现一直难以捉摸，只有极少数材料候选者，并且只有有限的证据，例如输运性质的异常，带色散或光学跃迁。利用扫描隧道显微镜（STM）和光谱学（STS）研究了Ta $_2$ NiSe $_5$中低温相的实空间电子态，以原子级分辨率清晰地识别准粒子能隙以及强电子-空穴带重整化.这些结果与Ta $_2$ NiSe $_5$中的EI跃迁情况符合得很好.我们的空间分辨STS数据和理论计算进一步揭示了带边的轨道反转，这表明激子凝聚接近Bardeen-Cooper-Schrieffer制度。
2018-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Orbital-enhanced Warping Effect in P\textsubscript{x},P\textsubscript{y}-derived Rashba Spin Splitting of Monatomic Bismuth Surface Alloy Surface Alloy
自旋分裂Rashba带可以有效地控制运动电子的自旋自由度，在自旋电子器件设计和自旋信息处理等前沿应用领域具有巨大的潜力。考虑到反转对称性的内在破缺和相当大的自旋-轨道相互作用，由重金属元素形成的二维（2D）表面合金表现出明显的表面态的Rashba型自旋分裂。本文利用扫描隧道谱（STS）和密度泛函理论（DFT）揭示了原子轨道对称性在$\sqrt{3}\times\sqrt{3} R30^{\circ}$ BiCu $_{2}$单原子合金六角翘曲Rashba自旋劈裂表面态中的重要作用.从$\mathrm{d}I/\mathrm{d}U$谱和计算的能带结构中，在未占能区发现了三个从不同轨道对称性杂化的类空穴Rashba分裂带。准粒子干涉（QPI）映射由于费米面的六角形变形，分辨出了\textit{p$_{x},$p$_{y}$}（$m_{j}=1/2$）带间跃迁打开的散射通道。与\textit{s,p$_{z}$}衍生带相反，六边形翘曲主要伴随着在具有面内轨道对称性的\textit{p$_{x}$,p$_{y}$}（$m_{j}=1/2$）带的色散中高达24\%的大量面外自旋极化$S_{z}$。
2020-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Giant spin Nernst effect in a two-dimensional antiferromagnet due to magnetoelastic coupling-induced gaps and interband transitions between magnon-like bands
该研究理论分析FePS3二维反铁磁体中磁弹耦合诱导能隙及带间跃迁产生巨自旋能斯特效应，揭示零磁场下大自旋能斯特电导率，为太赫兹拓扑输运提供平台。
2023-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonmagnetic impurity effects in MgB$_{2}$
本文利用准经典超导方程，在弱耦合双带模型下研究了MgB $_{2}$中的杂质效应。模型中的参数是固定的，以便尽可能接近地再现MgB $_{2}$上的实验。准粒子态密度和比热计算的带间杂质散射的各种值。随着带间散射的增加，态密度逐渐从双能隙结构转变为单能隙结构。结果表明，激发阈值不是带间散射的单调函数。比热的计算结果与辐照后样品的实验结果吻合较好。
2004-01-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Longitudinal and anomalous Hall conductivity of a general two-band model
我们推导并分析了一般动量块对角双带模型的纵向和反常霍尔电导率。该模型涵盖了广泛的物理上非常不同的系统，包括Néel反铁磁和螺旋自旋密度波，以及涉及自旋轨道相互作用的模型，并已知显示拓扑特性。我们提出了一个完整的微观推导有限的温度和恒定的散射率$Γ$是对角线和平等的，但任意大的两个波段。我们确定了两个标准，允许一个独特的和物理动机的分解的电导率。一方面，我们区分带内和带间的贡献，所涉及的准粒子谱函数定义。另一方面，我们区分对称和反对称的贡献，定义的对称下的交换电流和电场方向。对称的带内贡献推广了标准玻尔兹曼输运理论的公式，该公式仅在干净极限（小$Γ$）下有效，而带间贡献则捕获了独立准粒子之外的带间相干效应。我们表明，对称带间贡献是一个修正只存在于有限的$Γ$和控制的量子度规。反对称带间贡献将反常霍尔电导率的Berry曲率公式推广到有限$Γ$。我们研究了清洁（小$Γ$）和脏（大$Γ$）的限制分析。给出了推导与Bastin和Streda形式主义之间的联系。我们将我们的结果应用到一个陈绝缘体，铁磁多d-轨道，和螺旋自旋密度波模型。
2020-10-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Local electronic properties of the graphene-protected giant Rashba-split BiAg$_2$ surface
我们报道了石墨烯与强Rashba分裂BiAg $_2$表面合金之间界面的制备，并通过扫描隧道显微镜/光谱和密度泛函理论计算对其结构和电子性质进行了研究.在评估准粒子干涉图案时，观察到$n$掺杂的石墨烯的$π$带的未扰动线性色散。我们的研究结果还揭示了BiAg $_2$合金的巨大Rashba分裂表面态的完整性质，其在石墨烯的存在下仅表现出适度的向下能量转移。这种效果的解释在密度泛函理论的框架内的界面处的Bi原子的向内松弛和随后的离域的波函数的表面状态。我们的研究结果表明，一个现实的途径，以制备石墨烯保护的巨大拉什巴分裂BiAg $_2$可能的自旋电子应用。
2017-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle Interference in ZrSiS - Strongly Band-Selective Scattering Depending on Impurity Lattice Site
准粒子干涉（QPI）的扫描隧道显微镜可视化使超导，拓扑，Rashba和其他奇异的电子相的k空间特性的强大的见解，但他们对杂质作为散射中心的依赖很少被仔细检查。在这里，我们调查QPI在真空解理（001）表面的狄拉克半金属ZrSiS。我们发现，位于Zr和S晶格位置上的杂质周围的干涉图案看起来非常不同，并且可以归因于主要Zr 4d衍生的能带结构的不同子集的选择性散射，即m = 0和m = +/-1分量。我们发现，散射通道的选择性需要一个解释超出了不同的频带的轨道特性和它们各自的电荷密度分布在Zr和S晶格网站。重要的是，这一结果表明，通常假设的通用散射中心，允许准粒子干涉的观察，以揭示光不加区别地和各向同性的散射事件的\textit{q} -空间不成立，因此，QPI观测的范围和解释可以强烈地依赖于材料缺陷化学。这一发现有望刺激对准粒子散射过程本身的新研究，为未来对准粒子干涉观测的解释提供信息，并最终帮助理解和工程量子电子输运性质。
2017-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Slow-phonon control of spin Edelstein effect in Rashba $d$-wave altermagnets
Georgetown University（乔治城大学）；Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）
研究慢声子如何影响二维 d-波铁磁体中自旋极化，发现声子耦合可抑制自旋极化，通过能带内和跨带通道，揭示铁磁体对自旋极化的调控机制，对自旋电子学应用具有重要意义。
2026-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Determining spin-orbit coupling in graphene by quasiparticle interference imaging
本文利用扫描隧道显微镜对准粒子干涉成像，通过石墨烯-WSe₂异质结构中的背散射定量确定了诱导自旋轨道耦合由约2 meV的谷-塞曼项和约15 meV的Rashba项组成，并验证了该方法的有效性。
2022-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric effect in band insulator-ferromagnet heterostructures
我们从理论上研究了一般带绝缘体和铁磁体的异质结构中的磁电效应。与金属中的动力学磁电效应（称为Edelstein效应或逆自旋电流效应）相反，我们的机制依赖于价带和导带之间的虚拟带间跃迁，因此不受无序或杂质散射的影响。通过线性响应理论计算电场诱导磁化强度，我们发现，磁电效应显示没有特定的参数选择。磁电效应通过改变铁磁体中的磁矩的方向而定性地变化：对于面外磁矩，响应是对角的，而对于面内磁矩，响应是非对角的。我们还发现，在光学频率，磁电信号可以大大增强通过带间共振激发。最后，我们估计的混合卤化物钙钛矿半导体的带绝缘体的例子的磁电效应的大小，并与其他磁电材料进行比较。我们强调，我们的机制是相当普遍和广泛预期的，只需要Rashba自旋轨道耦合和交换耦合。我们的研究结果为自旋电子器件中磁矩的无焦耳热电操纵提供了一种很有前途的方法。
2019-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ideal two-dimensional electron systems with a giant Rashba-type spin splitting in real materials: surfaces of bismuth tellurohalides
自旋电子学旨在主动控制和操纵半导体器件中的自旋自由度。实现这一目标的一个有前途的方法是利用可调Rashba效应，该效应依赖于沉浸在反转非对称环境中的二维（2D）电子系统中的自旋轨道相互作用（SOI）。SOI引起的二维电子态的自旋分裂为许多理论上提出的自旋电子器件提供了基础。然而，缺乏具有大Rashba效应的半导体阻碍了这些器件在实际中的实现。在这里，我们报告了一个巨大的Rashba型自旋分裂的二维电子系统，驻留在碲终止的碲卤化铋表面。在这些半导体中，BiTeCl因其各向同性的金属表面态带而脱颖而出，其伽马点能量位于体带隙内部深处。这个带的巨大自旋分裂确保了具有不同自旋取向的准粒子的非弹性平均自由程的实质自旋不对称性。
2012-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous shift and optical vorticity in the steady photovoltaic current
本文研究了非中心对称半导体稳态光生伏特电流中的反常位移与光学涡度，发现带内弛豫和辐射复合诱导的位移远大于带间激发位移，并归因于带内 Berry 曲率和带间 Berry 相位拓扑奇点，无需精细调谐即可产生量级为 $mAV^{-2}$ 的非线性电导率。
2025-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comparison of interband related optical transitions and excitons in ZnGeN$_2$ and GaN
本研究通过QS$G\hat W$方法结合IPA和BSE近似计算ZnGeN$_2$光学介电函数，发现三个束缚激子源于最低导带与顶部三个价带，并引入缩放因子修正晶格屏蔽以获得与GaN相近的激子结合能。
2024-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Dirac Nodal Line and Rashba Splitting Surface States in Nonsymmorphic ZrGeTe
狄拉克半金属（DSM）是具有对称性增强的体狄拉克节点的石墨烯的三维类似物。在各种DSM中，ZrSiS由于其三维Dirac节线受到非对称性的保护，近年来引起了人们更多的兴趣。它实际上属于一个具有独特量子现象的同构化合物大家族。在这里，我们提出了一个全面的研究的第一性原理计算，角分辨光电子能谱（ARPES）测量，和扫描隧道显微镜（STM）实验上的ZrGeTe，一个成员的ZrSiS家族具有较强的自旋轨道耦合（SOC）。我们的能带结构计算表明，在具有Rashba分裂螺旋自旋织构的$\bar{X}$上存在浮动无隙表面态，这一点被我们的ARPES测量所证实。我们还进行准粒子散射干涉（QPI）成像，并找到几个q矢量，与其他家族化合物中没有观察到的两个Umklapp散射矢量。所有的q矢量都可以用联合态密度（JDOS）模拟来识别。我们的结果显示了ZrGeTe有趣的电子结构，并可能有利于利用其奇异的量子态在未来的潜在应用。
2019-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle dynamics and spin-orbital texture of the SrTiO3 two-dimensional electron gas
SrTiO $_3$中的二维电子气（2DEG）已成为复杂过渡金属氧化物中工程涌现行为的模型系统。然而，到目前为止，理解实现这一点的集体互动仍然是难以捉摸的。在这里，我们证明了角分辨光电子能谱可以直接成像的准粒子动力学的$d$ -电子子带阶梯的这种复杂的氧化物2DEG。结合现实的紧束缚超晶胞计算，我们揭示了量子限制和反转对称性破缺如何共同调整这个系统中电荷，自旋，轨道和晶格自由度的微妙相互作用。我们揭示了它们如何导致明显的轨道有序，介导轨道增强的Rashba分裂与复杂的子带相关的自旋轨道纹理和显着改变的特征的电子-声子耦合，合作塑造的低能量电子结构的2DEG。我们的研究结果允许统一的理解，光谱和运输测量不同类别的SrTiO $_3$为基础的2DEG，并产生新的微观见解，其功能特性。
2014-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast acoustic phonon scattering in CH$_3$NH$_3$PbI$_3$ revealed by femtosecond four-wave mixing
利用温度相关的四波混频实验研究了CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$中载流子的散射过程。我们的研究结果表明，电离杂质的散射限制带间退相时间（T $_2$）低于30 K，与强的电子-声子散射占主导地位，在更高的温度（100 K时的时间尺度为125 fs）。我们的理论模拟提供了定量的协议与测得的载流子散射率，并表明，声学声子散射率增强强自旋-轨道耦合，这修改了带边态密度。从拟合的实验结果（$γ_c=2$ eV埃）提取的Rashba系数与表面Rashba效应的计算和最近的实验使用的光电流效应的薄膜。
2019-07-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Quasiparticle and excitonic properties of monolayer SrTiO$_3$
钛酸锶SrTiO $_3$是研究最多和最典型的过渡金属氧化物之一。最近，一个突破已经实现了独立的SrTiO $_3$薄膜的制造下降到单层限制。然而，多体效应对单层SrTiO $_3$的准粒子和光学性质的影响还没有得到研究。采用GW近似下的多体微扰理论，结合Bethe-Salpeter方程，研究了单层SrTiO $_3$的准粒子能带结构、光学和激子性质.我们发现，准粒子修正显着改变能带结构拓扑结构，然而，广泛使用的对角$G_0W_0$方法产生非物理带色散。只有考虑到非对角元素的自能恢复正确的频带色散。通过计算电子能量损失谱，研究了光学极限和有限动量下的光学性质。我们发现，在长波长极限的介电函数的虚部是由三个强烈的束缚激子峰和直接光学带隙是与一个明亮的激子态与一个大的结合能为0.93 eV。我们通过带间跃迁讨论了激子峰的性质，发现当沿$Γ$ -M方向的动量有限时，最低束缚激子态变为光学惰性，而当动量接近M时，另外两个激子峰向更高的能量分散并最终合并.
2023-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Drumhead surface states and their signatures in quasiparticle scattering interference
我们考虑了一个定义在三维层状六角晶格上的双轨道紧束缚模型，研究了拓扑节线及其表面态的性质。我们在中心对称系统中研究这些表面态，其中体节线是狄拉克型的（即，四重简并），以及在具有强Rashba和/或Dresselhaus自旋-轨道耦合的非中心对称系统中，其中体节线是Weyl型的（即，双重简并）。我们发现，在非中心对称系统中，由于自旋轨道耦合，节线及其对应的鼓面表面态是完全自旋极化的。我们表明，独特的签名的拓扑非平凡的鼓面表面状态可以测量通过准粒子散射干涉，我们计算狄拉克和Weyl节线半金属。在最后，我们分析了可能的晶体结构与对称性，支持平坦的表面状态，这是有效的环状。
2018-08-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Exact benchmarks for the plasmon-pole approximation: Multi-scale screening and the breakdown of the quasiparticle picture
Technical University of Kenya（肯尼亚科技大学）
通过精确数值基准检验等离激元极点近似，发现其在多尺度竞争材料中会误判带隙并掩盖准粒子失效，并提出基于谱权重多分散性的低成本诊断方法。
2026-09-29 cond-mat.mtrl-sci
The bandstructure of gold from many-body perturbation theory
用多体微扰理论（MBPT）计算了金的能带结构。GW方法内的不同近似被认为是。标准的Single Shot G 0 W 0校正将未占据的带向上移动约0.2 eV，并且将第一个类sp占据的带向下移动约0.4 eV，同时保持5d占据的带不变。超过G 0 W 0，准粒子的自洽波函数降低了0.35 eV的占用5D带。在全球范围内，多体效应实现了0.35至0.75 eV的带隙（5d-6sp间隙）接近实验结果的开放。最后，准粒子的能带结构进行了比较，得到了广泛使用的HSE（海德，Scuseria，和Ernzerhof）的混合功能。
2012-10-23 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Spin-dependent anisotropic electron-phonon coupling in KTaO$_3$
University of Geneva（日内瓦大学）；University of Modena and Reggio Emilia（摩德纳和雷焦艾米利亚大学）；SPIN-CNR Institute for Superconducting and other Innovative Materials and Devices（超导及其他创新材料器件研究所（SPIN-CNR））；ISC-CNR Institute for Complex Systems（复杂系统研究所（ISC-CNR））；Sapienza University of Rome（罗马智慧大学）；Donostia International Physics Center（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）
研究KTaO₃中自旋依赖各向异性电子-声子耦合，揭示其在不同能带中的各向异性特征及动态Rashba效应。
2025-10-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
