具有墨西哥帽形单电子能带色散的二维体系中的旋转双电子

许多新型二维材料与纳米结构表现出复杂的单电子能带色散，即所谓的墨西哥帽形色散。本文分析了具有此种能带色散的一对电子之间的相互作用。我们表明，该电子对的相对运动具有非常奇特的性质。例如，对应于电子-电子散射的实空间轨迹可具有三个回转点、在非零径向动量处的回转点以及其他不寻常的特征。尽管存在排斥性的库仑相互作用，两个电子仍可发生耦合，形成复合准粒子——双电子（bi-electron）。该双电子对应于双电子系统的激发态。由于双电子耦合态存在于电子对扩展（自由）态的连续谱中，这些态是准共振的，并具有有限的寿命。我们发现旋转双电子是一种长寿命的复合准粒子。旋转双电子可以处于运动状态。对于缓慢运动的双电子，我们确定了其动能与有效质量。由于强烈的非抛物性能带色散，双电子的平动与其内部运动相耦合。这导致有效质量依赖于双电子的量子态。文中以横向电场中的双层石墨烯为例说明了双电子的性质。