面向无序二维超导体的相变可分析框架：对双层 MoS₂ 与无序 InOₓ 薄膜的应用
超导电性
2026-03-06 v2
摘要
从纯微观模型出发，我们超越常规均匀理论，发展出一种面向无序二维超导体的自洽微观热力学框架。该框架将费米子波利科夫弛豫、玻色子纳姆-高德纳(NG)量子与热力学相位涨落，以及由长程库仑相互作用引起的拓扑贝尔钏-科斯特利茨-邓德( BKT)涡旋-反涡旋涨落，统一起来，自洽地处理超导能隙与超流密度。这种统一的相位涨落描述自然恢复了已知的极限结果：在 T=0+ 时，由于库仑相互作用引起的正则化，二维超导能隙可以稳健地抵御长程波长尺度的 NG 相位涨落；而随着系统趋近临界点的过程性 BKT 涨落的增殖，导致全局超导临界温度 Tc 与能隙闭合温度 T* 之间出现分离。与均匀理论预测的二维超导性独立于载流子密度和非磁性无序(安德森定理)不同，相位涨落的引入产生了依赖于载流子密度和无序性的零点能隙 Δ(0)，从而影响 Tc 与 T*。惊人地言之，针对双层 MoS₂ [Nat. Nanotechnol. 14, 1123 (2019)] 与无序 InOₓ 薄膜 [Nat. Phys. 21, 104 (2025)] 的定量计算，准确复现了实验观察的关键结果。该框架为理解主导相位涨落的超导性提供了有用的理论工具。
引用
@article{arxiv.2511.13268,
title = {A tractable framework for phase transitions in phase-fluctuating disordered 2D superconductors: applications to bilayer MoS$_2$ and disordered InO$_x$ thin films},
author = {F. Yang and L. Q. Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.13268},
year = {2026}
}