利用高阶Rashba自旋轨道耦合工程化具有多个马约拉纳Kramers对的螺旋超导体

Rashba自旋轨道耦合（RSOC）的动量依赖性是工程化拓扑超导体（TSC）的关键因素，然而研究主要集中在其动量的线性形式上。这种限制使得时间反演不变的TSC局限于螺旋$p$-波态，其特征是$\mathbb{Z}_2$拓扑不变量，该不变量在给定边界上最多允许一个马约拉纳Kramers对。它们的存在还与费米面（FS）数量为奇数这一严格条件相关联。在这项工作中，我们确立了高阶RSOC作为一种设计原理，以超越$\mathbb{Z}_2$分类和奇数费米面判据。我们证明，具有纯立方RSOC和单个费米面上内禀奇宇称配对的 bilayer 系统，可以产生一种罕见的二维螺旋$f$-波TSC。该态具有大的镜面陈数（MCN）${\cal N}_{\text{M}}=3$，并承载三对马约拉纳Kramers边界模。值得注意的是，在这个 bilayer 中，线性与立方RSOC的相互作用可以从具有两个费米面的正常态产生具有更大镜面陈数${\cal N}_{\text{M}}=4$的螺旋混合$p+f$-波TSC，从而绕过了传统的奇数费米面判据。我们的工作确立了高阶RSOC作为实现具有多个马约拉纳Kramers通道的TSC的“拓扑倍增器”，从根本上重塑了螺旋TSC的判据，并对氧化物异质结等可调谐平台具有直接意义。