激子绝缘体的电击穿

在本文中，我们提出 BCS 极限下激子绝缘体的一种新电击穿机制，其从根本上不同于传统带绝缘体中观测到的 Zener 击穿机制。我们的新机制源于激子凝聚多体基态的不稳定性，由电场存在下极化能与凝聚能之间的强烈竞争所引起。我们将此机制称为“多体击穿”。为研究这一新机制，我们提出有限电场下的 BCS 型试探波函数，并用它数值研究多体击穿。我们的结果揭示了两类不同的电击穿行为。若系统尺寸大于临界值，施加电场时 Zener 隧穿过程首先开启，但激子能隙保持直至场强达到多体击穿的临界值，此后激子能隙消失，系统变为高导电金属态。然而，若系统尺寸远小于临界值，由于多体击穿发生于 Zener 隧穿开启之前，中间隧穿相消失。局域能隙的突然消失导致电流-电压（$I-V$）曲线中的“关-开”特征，为区分激子绝缘体与普通绝缘体提供了直接方法。