Frenkel 激子的复合玻色子多体理论

我们提出了一种 Frenkel 激子的多体理论，该理论精确地考虑了其复合性质。我们的方法基于四个对易子，类似于我们之前为 Wannier 激子提出的对易子。它们允许我们根据无载流子相互作用时的载流子交换“泡利散射”和无载流子交换时的载流子相互作用“相互作用散射”，来计算涉及 $N$ 个激子的任何物理量。我们表明，Frenkel 激子具有一种特有的新型“转移辅助交换散射”。它源于局域原子态之间的间接库仑过程。这些间接过程在 Wannier 激子的情形下通常被称为“电子 - 空穴交换”且最常被忽略，但对于 Frenkel 激子而言至关重要，因为它们是负责激子转移的唯一机制。我们还表明，尽管 Frenkel 激子由同一原子位点上的电子和空穴组成，以至于我们可以天真地将它们视为基本粒子，但它们确实是复合对象，其复合性质通过各种并不总是容易猜到的特性显现出来。因此，目前的 Frenkel 激子多体理论对于安全地处理其多体物理（如有机半导体中的非线性光学效应）将显得极具价值。