氧化铜晶体中 Rydberg 极子的量子缺陷：半经典球面模型

极子是电子与正电荷空穴结合的固体态氢原子类比。因此它们表现出 Rydberg 级联，而在氧化铜中已被 T. Kazimierczuk 等人 [Nature 514, 343 (2014)] 观察到高主导数。 在此能级下，可通过半经典技术来理解该系统的量子力学特性。事实上，氢原子光谱在波尔原子模型中首次的理论解释是一种半经典方法，利用经典轨道和角动量的量子化条件。与氢原子不同，具有相同主导数的能态在极子光谱中去简化。这类似于碱金属中情况，其中这种分裂是由激发电子与离子核相互作用引起的。对于氧化铜中的极子，这些分裂是由于晶体复杂能带结构的影响。我们采用adiabatic 方法并推导能量表面，发展出一种半经典球面模型，并通过半经典环面量子化确定各种角动量态的量子缺陷。