具有自旋 - 轨道 Rashba 相互作用的二维 Fröhlich 极化子的弱耦合与强耦合极限

在制造具有大自旋 - 轨道耦合的低维系统方面取得的持续进展已达到这样一个阶段：当今的材料可能表现出从几 meV 到几百 meV 不等的自旋 - 轨道分裂能。这种情况要求更好地理解自旋 - 轨道耦合与固体中普遍存在的其他相互作用之间的相互影响，特别是当自旋 - 轨道分裂的量级与费米能和声子频率等特征能量尺度相当时。在本文中，通过引入与自旋 - 轨道 Rashba 势的耦合，重新表述了二维 Fröhlich 电子 - 声子问题，从而允许描述自旋 - 轨道效应对电子 - 声子相互作用的影响。针对任意值的自旋 - 轨道分裂，研究了所得 Fröhlich-Rashba 极化子在电子 - 声子相互作用的弱耦合和强耦合极限下的基态。弱耦合情形在 Rayleigh-Schrödinger 微扰理论框架内研究，而强耦合电子 - 声子机制则通过绝热极限下的变分极化子波函数进行研究。研究发现，对于弱耦合和强耦合极化子，基态能量均因自旋 - 轨道相互作用而系统性地降低，表明 Rashba 耦合增强了极化子特性。研究还表明，与基态降低一致，极化子有效质量相较于零自旋 - 轨道极限有所增强。最后，论证了弱耦合与强耦合极化子之间的交叉可由自旋 - 轨道相互作用发生移动。