识别二维过渡金属硫族化合物中的拓扑超导性

我们研究了原型二维(2D)过渡金属硫族化合物(TMDCs) WS$_2$、MoTe$_2$ 和 MoS$_2$ 在 2H 相下、10 K 时空穴与电子掺杂的超导配对不稳定性与能隙函数。我们的第一性原理量子多体格林函数方法使我们能够处理具有强自旋轨道耦合的完整 $d$ 和 $p$ 轨道流形，从而给出具有材料细节的配对预测。所得能隙函数展现出多种混合宇称超导态，包括 $s$、$p$、$d$、$f$、$d\pm id$ 和 $p\pm ip$ 配对模式。特别地，我们预测 3% 和 4% 空穴掺杂的 WS$_2$ 为手性 $p\pm ip$ 拓扑超导体。对于 1% 空穴掺杂的 MoS$_2$，我们发现三种双重简并的手性与非手性不稳定性之间的竞争。总体而言，由于费米面各片之间的嵌套，相对配对强度被发现遵循费米面拓扑。最后，我们结合现有实验数据讨论我们的预测，并对所预测超导配对对称性的拓扑进行分类。