自旋-轨道极化子中轨道诱导的弦形成

我们研究了掺杂到Mott绝缘体LaVO$_3$的(a,b)平面内的单个空穴的谱函数，该体系具有S=1自旋的反铁磁序以及活跃$\{d_{yz},d_{zx}\}$轨道的交替轨道序。从相应的t-J模型出发，包含自旋-轨道超交换和有效三格点跳跃项，我们推导了极化子哈密顿量，并表明空穴同时耦合到反铁磁/交替轨道相、磁振子和轨道子的集体激发。接着，我们利用自洽玻恩近似求解了这一极化子问题，并找到了一个稳定的准粒子解——自旋-轨道极化子。我们证明，自旋-轨道极化子类似于在$e_g$体系（如K$_2$CuF$_4$或在一定程度上LaMnO$_3$）中发现的轨道极化子，并且空穴可以被视为束缚在弦状势中。然而，自旋在该极化子的形成中也起着关键作用——我们解释了轨道自由度如何：(i) 将作用于空穴的自旋动力学约束为经典Ising自旋，以及 (ii) 产生具有联合自旋-轨道特征的弦势。最后，我们讨论了本文结果对理解轻掺杂立方钒酸盐相图的影响。