Berry相位和半古典動力學

Abstract

我們對晶格內的電子波包加上緩慢而平滑的微擾，並研究它的半古典動力學。我們推導出能量的一階梯度修正項，以及包含了Berry 相位影響下的半古典動力學和量子化條件。 第一個工作是研究晶格變形下的微擾，並探討Berry相位在Lagrangian內如何讓電子波包追隨晶格軌跡，晶格軌跡是半古典運動方程(波包速度和半古典作用力)中新形式的修正項。具有剪應變的晶格內，晶格軌跡會造成波包的橫向位移。 第二個工作是考慮具有渦旋態的半古典波包，這種波包在傳播方向呈現螺線形的波前，並具有軌道角動量 。我們發現磁單極形式的Berry曲率出現在動量空間裡，提供橫向位移的要素。在電場裡，這種波包的行為像是具有自旋m光子。在磁場中，將會出現Zeeman效應，它連結到更複雜的力學結構。