Ca$_{2}$RuO$_{4}$中的范弗莱克激子

本文提出了一个框架，用于建模和理解局域的、中等耦合磁体中的磁激发，其中自旋轨道耦合、磁交换与晶体场效应之间的相互作用已知会创造出非常规磁行为与基态的复杂图景。基于显式包含单离子晶体电场项和自旋交换项的哈密顿量，发展了用于建模这些激发的自旋轨道激子方法。该框架随后被用于理解典型的范弗莱克 $j\rm{_{eff}}=0$ 单态基态，其激发是耦合的自旋与晶体电场能级。具体而言，多轨道莫特绝缘体 Ca$_2$RuO$_4$ 中的反常希格斯模 [Jain et al. Nat. Phys. 13, 633 (2017)]、自旋波 [S. Kunkemöller et al. Phys. Rev. Lett. 115, 247201 (2015)] 与轨道激发 [L. Das et al. Phys. Rev. X 8, 011048 (2018)] 均被捕捉到，并且与先前的中子和非弹性 X 射线光谱测量结果吻合良好。此外，我们的结果说明了晶体电场诱导的单态基态如何支持相干的纵向（或振幅）激发与横向类波动力学。我们利用该描述讨论了接近临界点的访问机制。