超越线性自旋波理论的磁极化子：由磁振子修饰的介子

当一个可移动的空穴被掺杂到反铁磁体中时，其运动将扭曲周围的磁序并产生磁极化子。由此产生的自旋与电荷自由度的复杂相互作用产生了非常丰富的物理现象，并被广泛认为是铜氧化物高温超导的核心。在本文中，我们发展了一种基于唯象部分子描述的定量理论形式，用于描述强耦合区域的磁极化子。我们构建了一个与背景中自旋波激发弱耦合的有效哈密顿量，使得标准极化子方法的使用成为可能。我们的出发点是一个掺杂到反铁磁体中的单个空穴，该空穴由一个“几何弦”描述，该弦捕捉了电荷和自旋自由度的强关联跳跃过程，超越了线性自旋波近似。随后，我们通过广义 1/S 展开引入磁子激发，并推导出这些自旋波与空穴加弦（介子）的有效耦合，从而得到一个具有密度-密度型相互作用的有效极化子哈密顿量。在采用玻恩-奥本海默型近似后，利用自洽玻恩近似求解该系统，以提取重整化的极化子性质。我们应用我们的理论框架 (i) 计算超越线性自旋波的 ARPES 谱，(ii) 揭示转动-振动介子激发的相互作用，以及 (iii) 分析低掺杂下预期的赝能隙。此外，我们的工作为探索非平衡态或阻挫系统中的磁极化子铺平了道路，在这些系统中，弱耦合方法是可取的，并且超越线性自旋波理论变得必要。