論文の概要: Generalized s-d model for Wannier-Mott excitons in layered magnetic semiconductors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.03744v1
- Date: Thu, 03 Sep 2026 12:16:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-04 18:28:39.052887
- Title: Generalized s-d model for Wannier-Mott excitons in layered magnetic semiconductors
- Title（参考訳）: 層状磁性半導体におけるワニエ・モット励起子の一般化s-dモデル
- Abstract要約: 最近の磁気秩序と結合した励起子の発見は、磁性と半導体光学の界面で激しい活動を引き起こしている。
我々は, 磁気秩序, 電子, ホール, エクシトンを統一された枠組みで記述した, 解析的に抽出可能な最小限のモデルを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The recent discovery of excitons coupled to the magnetic order, and the consequent strong magneto-optic responses, in some van der Waals magnetic semiconductors has triggered intense activity at the interface of magnetism and semiconductor optics. Here, we present an analytically tractable minimal model that describes magnetic order, electrons, holes, and excitons within a unified framework, thereby capturing a wide range of phenomena. It treats the magnetic order and itinerant carriers to be comprised by distinct electronic orbitals that are mutually coupled via orbital-dependent onsite exchange, similar to the treatment of metallic magnets using an s-d model. Investigating CrSBr bilayer as a case study, we benchmark our model and its predictions against recent experimental and ab-initio results finding good agreement as well as new insights enabled by the model's simplicity. Examining the optical selection rules, we find the conservation of a quantum number formed from a combination of spin and layer pseudospin to be a useful guiding principle, even in noncollinear magnetic configurations. Our analysis finds a series of bright and dark excitonic states in such layered A-type antiferromagnets. The presented framework should be valuable in achieving intuitive understanding of recently discovered excitonic phenomena and guiding the discovery of other excitonic states in layered magnetic semiconductors.
- Abstract（参考訳）: いくつかのファンデルワールス磁性半導体において、磁気秩序に結合した励起子の発見と、それに伴う強い磁気光学応答が、磁性と半導体光学の界面で激しい活動を引き起こしている。
ここでは, 磁気秩序, 電子, ホール, エクシトンを統一された枠組みで記述し, 幅広い現象を捉えた, 解析的に抽出可能な最小限のモデルを提案する。
磁気秩序とイテナントキャリアは、s-dモデルを用いた金属磁石の処理と同様に、軌道依存のオンサイト交換によって相互に結合する異なる電子軌道によって構成されるように処理する。
CrSBr二層膜をケーススタディとして検討し、モデルとその予測を最近の実験およびアブ・イニシアチブの結果に対してベンチマークし、モデルが単純であることを示す。
光選択規則を調べたところ、スピンとレイヤーの擬似スピンの組み合わせから形成される量子数の保存は、非線形磁気配置においても有用な導出原理であることがわかった。
これらの層状A型反強磁性体では,明るい励起状態と暗い励起状態が連続している。
提示された枠組みは、最近発見された励起現象の直感的な理解と、層状磁性半導体における他の励起状態の発見の導出に有用である。
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