NiPS$_3$ 低能光学激发的单态极化子理论

光与物质的相互作用可作为一种工具，用于实现新颖的多体物质状态，并研究电子与磁自由度之间的相互作用。特别是，表现得像相干准粒子的紧束缚多体态十分罕见，并可能带来超越半导体范式的非常规技术应用，尤其是当这些激发是玻色子且能够凝聚时。二维磁性系统为实现和研究此类状态提供了一个纯净的平台。我们构建了一个理论，解释了在范德华反铁磁体 NiPS$_3$ 中通过光致发光、光学吸收和 RIXS 观察到的 1.476 eV 和 1.498 eV 处的低能光学激发。使用从头算方法，我们为原始晶格的两个有效 Ni 轨道构建了一个双带 Hubbard 模型。主导的有效跃迁对应于第三近邻。该模型表现出能量接近两倍 Hund 交换的两个三重态-单态激发。通过微扰理论，我们获得了反铁磁背景下单态运动的有效模型，并使用广义自洽玻恩近似对其求解。这些被磁子云修饰的单态激发，作为类极化子准粒子即“单态极化子”相干运动。我们的理论解释了观察到的光谱的主要特征。