具有 Rashba 自旋 - 轨道耦合的二维和三维电子系统中的集体模式

除了电荷等离激元外，具有 Rashba 型自旋 - 轨道耦合（SOC）的二维电子系统在自旋部分还支持三种集体模式：手性自旋模式。我们在广义随机相位近似下，针对任意强度的 SOC 以及二维和三维系统，研究了电荷模式和自旋模式的色散及其相互耦合。在二维和三维中，我们发现电荷等离激元仅与三种手性自旋模式中的一种耦合。这种耦合被证明会影响模式在有限波数下的色散，但在零波数下则无影响。在三维中，手性自旋模式受到粒子 - 空穴激发的强烈阻尼，并在弱电子 - 电子相互作用下消失。三维中手性自旋模式的 Landau 阻尼直接与以下事实相关：与二维不同，自旋分裂子带之间的粒子 - 空穴激发不存在能隙。无能隙连续谱也是导致三维中电荷等离激元发生 Landau 阻尼的原因，这是 SOC 系统的一个定性新特征。我们还讨论了清洁二维和三维系统的光学电导率，并表明 SOC 以满足求和规则的方式在有限频率处引入了谱权重。面内横向手性自旋模式表现为光学电导率在有限波数处的色散峰，这在存在衍射光栅的情况下可以测量。我们还讨论了手性自旋模式在半导体量子阱（如 InGaAs/AlGaAs）和 BiTeI 族三维巨 Rashba 材料中可能的实验表现。