相对论性莫特绝缘体中的超快动力学

我们研究了相对论性莫特绝缘体（即具有强自旋轨道耦合的莫特绝缘体）中的光致超快动力学。为此，我们考虑了具有方晶格和三角晶格对称性的最小单带 Hubbard 模型，这与 Sr$_2$IrO$_4$ 等层状过渡金属化合物相关。根据晶格和自旋轨道耦合的不同，体系具有倾斜反铁磁序或 $120^\circ$ 序。通过模拟短激光脉冲对体系进行激发，并采用非平衡动力学平均场理论求解其动力学。脉冲产生热载流子，由于集体序与光生载流子之间的耦合，这些载流子随后扰动磁序。我们发现，这种在常规反铁磁体中已知存在的动力学，对自旋轨道耦合的空间结构十分敏感。特别是在三角晶格上，对于手性 $120^\circ$ 序，弛豫时间受自旋轨道耦合影响；而在具有倾斜反铁磁序的方晶格上，自旋轨道诱导的倾斜角在激发后保持不变。我们的研究为在超快时间尺度上调控磁性与奇异自旋态开辟了新可能。