Kitaev 材料中自旋轨道激子的非局域特征

本文对三种著名 Kitaev 材料 $\alpha$-Li$_2$IrO$_3$、Na$_2$IrO$_3$ 和 $\alpha$-RuCl$_3$ 进行了比较性的共振非弹性 X 射线散射（RIXS）研究。尽管具有相似低能物理，这些材料展现出不同的电子性质，例如电荷能隙大小的巨大差异。这些材料的自旋轨道激子 RIXS 谱显示出极为相似的三峰特征，包括尖锐的低能峰（峰 A）以及 $j_{\text{eff}}=1/2$ 与 $j_{\text{eff}}=3/2$ 态之间的跃迁。实验谱与团簇计算的比较揭示，观察到的三峰结构反映了非局域物理在这些材料电子结构中扮演的重要角色。特别地，低能峰 A 源于 holon-doublon 对，而非早前提出的传统粒子-空穴激子。我们的研究表明，尽管自旋轨道辅助的 Mott 绝缘体仍是这些材料的最佳描述，但在构建这些材料的低能哈密顿量时不可忽略电子的巡游性。