本征手性拓扑超导体薄膜
超导电性
2023-12-19 v1
摘要
最近在块体材料中发现了正常态具有非平庸拓扑能带结构的超导体(SC)。当此类 SC 制成薄膜时,量子隧穿和 Cooper 配对发生在相对表面的拓扑表面态(TSS)之间。在此,我们发现具有自发时间反演对称性破缺的手性拓扑超导性出现在此类薄膜 SC 的表面上。存在一种镜像对称性,它保护着 TSS 的一种新颖的非幺正轨道和自旋三重态配对。在镜像对角空间中,手性拓扑 SC 表现为两个独立的手性 波自旋三重态配对态,其中每一个都是超流体 He 中具有面内交换场的 Anderson-Brinkman-Morel 态的二维超导类比。我们获得了由非平庸 拓扑不变量主导的丰富拓扑相图,其具有无能隙手性 Majorana 边缘模式和任意子 Majorana 涡旋。我们进一步构建了具有拓扑能带结构和 SC 配对的三维晶格模型,其动机来自于诸如 Fe(Te,Se) 等铁基 SC。我们证明了所提出的本征手性拓扑超导体在准二维薄膜极限下的实现。我们的发现使得具有非平庸 能带结构的薄膜 SC 成为一种单材料平台,用于实现具有涡旋和边界 Majorana 激发的本征手性拓扑超导性,以用于拓扑量子器件的制备。
引用
@article{arxiv.2312.10453,
title = {Intrinsic chiral topological superconductor thin films},
author = {Xi Luo and Yu-Ge Chen and Ziqiang Wang and Yue Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.10453},
year = {2023}
}
备注
12 pages, 9 figures, This paper supersedes arXiv:2003.11752