面向承载 Wannier 激子的半导体的电子–空穴交换的从头算量子方法

我们提出一种“电子–空穴交换”（更宜称为电子–空穴对交换）的量子方法，利用二次量子化形式，以布洛赫态电子算符描述该问题。此方法清晰地表明，这一奇异效应源于带间库仑过程。我们首先证明，由于从价电子湮灭算符转为空穴产生算符时符号改变，带间库仑相互作用仅作用于自旋单态电子–空穴对，正如带间电子–光子相互作用一样，从而使这些自旋单态对具有光学亮态特性。接着我们证明，当用倒格矢 ${\bf G}_m$ 表示时，带间库仑散射在小波矢转移极限下的奇异性完全来自 ${\bf G}_m = 0$ 项，这使其奇异行为易于计算。与通常实空间表述（其中奇异性通过对所有 ${\bf R}\not= 0$ 格矢的“长程过程”求和出现）的比较，再次证明周期体系用倒格矢 ${\bf G}_m$ 处理比用格矢 $\bf R$ 更容易。电子–空穴交换对激子和极化激元已被广泛接受的影响，因多种主要原因被重新审视并驳斥。