铋中空穴大各向异性 g 因子的起源

过去五十年间，许多实验以极高的精度量化了铋中类空穴载流子的塞曼分裂与回旋能量之比（$M=\Delta E_{\rm Z}/\hbar \omega_{\rm c}$）。当磁场沿三角轴方向时，该比值超过 2，而在垂直构型下则趋于零。然而，理论上，在双带狄拉克模型中，$M$ 预期是各向同性的且等于 1。我们认为，通过将 $k\cdot p$ 理论扩展到多带情形，可以找到这个半个世纪之久难题的解答。我们的模型不仅定量解释了铋中类空穴载流子 $M$ 的大小和各向异性，还解释了其在锑掺杂压力下的对比演化，这两者均由本文报道的新实验所探测。当前结果对于其他具有强自旋轨道耦合体系中 $M$ 的大小和各向异性具有重要启示。