基于第一性原理计算的 UTe2 中的绝缘体-金属转变与拓扑超导

我们从理论上研究 UTe$_2$ 中的超导性，该材料是最近发现的奇宇称自旋三重态超导体的强候选者。该化合物的理论研究面临困难，因为第一性原理计算预言了绝缘电子态，与超导不稳定性不相容。为克服此问题，我们通过 GGA$+U$ 方法考虑电子关联效应，并展示了由库仑相互作用引起的绝缘体-金属转变。利用作为 $U$ 的函数获得的费米面，我们阐明了可能超导态的拓扑性质。三维绕数以及三个二维 $\mathbb{Z}_2$ 数的费米面公式表明，在 $Immm$ 空间群中所有奇宇称配对对称性下，中间 $U$ 处存在拓扑超导。分析了超导能隙节点的对称性与拓扑，并预言了 UTe$_2$ 的能隙结构。突出了拓扑保护的低能激发，并提出了利用体探测和表面探测的实验以关联费米面与配对对称性。基于这些结果，我们还讨论了磁场下的多重超导相，其由近期实验所暗示。