激子极化子理论：从模型到第一性原理计算
材料科学
2024-01-18 v1 计算物理
摘要
激子是由电子和空穴通过吸引库仑相互作用束缚而成的中性激发态。形成激子的电子和空穴也与底层原子晶格相互作用，这种相互作用可能导致有利于激子局域化的捕获势。由激子和周围晶格畸变形成的准粒子称为激子极化子。长期以来，人们认为激子极化子存在于多种材料中，并常被用来解释光吸收边与光致发光峰之间的斯托克斯位移。然而，对这些效应的定量从头计算极为罕见。在本手稿中，我们提出了一种适用于第一性原理计算的激子极化子理论。我们首先将该理论应用于经历 Fr"{o}hlich 或 Holstein 电子 - 声子耦合的 Wannier 激子的模型哈密顿量。我们发现，在 Fr"{o}hlich 相互作用的情况下，只有当电子和空穴的有效质量存在显著差异时，才会形成激子极化子。然后，我们将该理论应用于从头计算氟化锂中的激子极化子。当前方法的关键优势在于它不需要超胞，因此可用于研究容纳小或大激子极化子的各种材料。这项工作构成了真实材料中激子极化子完整从头多体理论的第一步。
引用
@article{arxiv.2401.09369,
title = {Theory of excitonic polarons: From models to first-principles calculations},
author = {Zhenbang Dai and Chao Lian and Jon Lafuente-Bartolome and Feliciano Giustino},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.09369},
year = {2024}
}