朗道量子化与 Rashba 自旋 - 轨道耦合影响下微腔中二维极化激元的玻色 - 爱因斯坦凝聚

研究了微腔中二维 (2D) 磁激子 - 极化激元的玻色 - 爱因斯坦凝聚 (BEC)，其中电子和空穴态的朗道量子化伴随 Rashba 自旋 - 轨道耦合起主要作用。由垂直于半导体量子阱的外电场以及强磁场 B 共同诱导的具有非抛物线色散律的二维重空穴朗道量子化能级及三阶手性项，导致了磁激子能级和极化激元能支对 B 的非单调依赖关系。描述库仑电子 - 电子相互作用及电子 - 辐射相互作用的哈密顿量，用双粒子积分算符表示，如代表光学和声学等离激元的密度算符 $\hat{\rho}(\vec{Q})$ 和 $\hat{D}(\vec{Q})$，以及具有面内波矢 ${{\vec{k}}_{||}}$ 和 $\vec{Q}$ 的磁激子产生和湮灭算符 $\Psi_{ex}^{\dagger}({{\vec{k}}_{||}}),\Psi_{ex}^{{}}({{\vec{k}}_{||}})$。利用 Hopfield 系数并忽略反共振项（因为光子能量超过腔模能量），引入了极化激元产生和湮灭算符 $L_{ex}^{\dagger}({{\vec{k}}_{||}}),L_{ex}^{{}}({{\vec{k}}_{||}})$。磁激子 - 极化激元的 BEC 发生在下极化激元支上的 ${{\vec{k}}_{||}}=0$ 点，此时光波矢的纵向分量取量子化值，正如在腔模点处一样。