铁基超导体中竞争的涡旋拓扑

在这项工作中，我们为最近发现的拓扑铁基超导体（tFeSCs）中的涡旋Majorana物理建立了一个新的理论范式。虽然tFeSCs被广泛接受为具有本征$s$波超导性的拓扑绝缘体（TIs）的范例，我们的理论暗示这种普遍看法可能过于简化。我们的主要发现是，在基于TI的tFeSCs涡旋Majorana理论中通常被忽略的常态体Dirac节点，将在决定涡旋态拓扑中起关键作用。特别地，TI与Dirac节带之间的相互作用将导致tFeSCs中超导涡旋线的多种竞争拓扑相，包括一种前所未有的混合拓扑涡旋态，其同时携带Majorana束缚态和无能隙色散。值得注意的是，这种奇异的混合涡旋相普遍存在于我们tFeSCs最小模型的涡旋相图中，并且与LiFeAs等tFeSC候选材料直接相关。当四重旋转对称性因涡旋线倾斜或弯曲而被破坏时，混合涡旋变得拓扑平庸且不含Majorana，这可以解释在LiFeAs中观测到的普遍平庸涡旋之谜。其他tFeSC候选材料（如FeTe$_x$Se$_{1-x}$和CaKFe$_4$As$_4$）中Majorana信号的起源也在我们的理论框架内得到解释。我们的理论为在高温铁基体系中理论理解和实验设计Majorana物理提供了新视角。