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莫尔异质结构中高温超导相图的手性扭转

强关联电子 2019-08-28 v3 介观与纳米尺度物理 超导电性

摘要

我们表明莫尔异质结构中固有的大轨道简并自然产生一个带有手性扭转的“高-TcT_c”类相图——其中一个奇异的量子反常霍尔绝缘体相两侧被手性 d+idd+id 超导穹顶所包围。具体而言,我们分析了近范霍夫填充、具有 SU(Nf){\rm SU}(N_f) 味简并的六方(三角或蜂窝)晶格上排斥相互作用的费米子。该模型受近期石墨烯莫尔异质结构实验启发。在此点处,嵌套费米面和发散态密度引发对相关相的强(ln2\ln^2)不稳定性,其间的竞争可通过弱耦合 parquet 重整化群与朗道-金兹堡分析的组合得以可控处理。对于 Nf=2N_f=2(即仅自旋简并),已知手性 d+idd+id 超导是无歧义的领头弱耦合不稳定性。此处我们表明 Nf4N_f\geq4 导致更丰富(但仍无歧义且完全可控)的行为,其中弱耦合下领头不稳定性指向完全带隙的手性陈绝缘体,其特征是时间反演对称的自发破缺与量子化霍尔响应。对该相掺杂后让位于手性 d+idd+id 超导体。我们进一步考虑通过引入范霍夫奇点的轨道分裂来形变这一最小模型,并讨论由此产生的 RG 流与相图。我们的分析从而桥接了最小模型与实际莫尔能带结构,为各种情形下相关相如何产生提供了清晰图像。同时,在方晶格上的类似分析预言了一个相图:其中(对于 Nf>2N_f>2)具有“环路电流”序的节状交错通量相在掺杂后让位于节状 dd 波超导体。

关键词

引用

@article{arxiv.1901.00500,
  title  = {A chiral twist on the high-$T_c$ phase diagram in Moir\'e heterostructures},
  author = {Yu-Ping Lin and Rahul M. Nandkishore},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1901.00500},
  year   = {2019}
}

备注

20 pages, 8 figures. Add analysis of orbital splitting, bridging the minimal model and the practical Moire band structures