重掺杂单层石墨烯的电子结构与科恩-卢汤森超导性

石墨烯超导性（SC）的存在似乎已在扭曲和非扭曲多层石墨烯中得到证实。然而，其作为构建块的单层石墨烯（SLG）是否也能承载超导性仍是一个开放问题。早期的理论工作预测，SLG在掺杂至其 van Hove 奇点时，可能成为一种由电子相互作用驱动的手性 d 波超导体，但关于 d 波超导性在实验中看到的强烈带重整合下是否存活、是否对掺杂来源具有鲁棒性，或其在任何合理临界温度（Tc）下是否会发生，等问题仍难以回答，部分原因是模型参数存在不确定性。本研究采用基于科恩-卢汤森类似机制的随机相位近似框架，来探讨重掺杂 SLG 的超导性。我们预测，在通过 Tb 掺杂实现 d+id 拓扑超导性时，可达到最高可达 600 mK 的 Tc。我们还探讨了通过采用其他掺杂剂（如 Li 或 Cs）实现 d 波超导性的可能性。结构模型来源于对 Tb 掺杂石墨烯的角度分辨光子能谱（ARPES）测量，以及对 Cs 和 Li 掺杂的第一性原理计算。我们发现改变 SLG 晶格对称性的掺杂剂对 d 波态是有害的。Tb 掺杂 SLG 所预测的 d 波超导性的稳定性，可能为指导未来的实验工作提供宝贵的见解，以探索单层石墨烯中的拓扑超导性。