自旋子半导体：从伊辛带绝缘体到正交带绝缘体

在离子Hubbard模型中，电子关联在强关联极限下将带绝缘体的单粒子能隙转变为Mott能隙。然而，理解这两种极端绝缘相之间可能相的性质仍是一项杰出挑战。我们发现上述极端之间的两种强关联绝缘相：(i) Mott相之前的绝缘相可视为通过交错离子势使自旋子的非费米液体态打开能隙。底层自旋子的准粒子与物理电子正交，因此不与光发射探针耦合，产生“ARPES暗”态，由此ARPES能隙将大于光学和热学能隙。(ii) 正常带绝缘体之后的关联绝缘相对应于slave Ising自旋（伊辛绝缘体）的有序相，其中电荷构型由底层Ising变量控制，该变量间接耦合到外磁场，从而在半导体性质中引起额外的温度和场依赖。在Hubbard $U$不可调的情况下，这种温度和场依赖可方便地用于实现对基于Ising的半导体输运性质的进一步控制。磁阻异常大的稀土硫族化物半导体可以是Ising变量有序相的候选体系，其中电荷玻色子对在其背景中凝聚。结合我们之前的动力学平均场理论研究，我们认为如果离子势足够强以在Hubbard $U$引起的离子势向下重正化中存活，则当前图像成立。