自旋单态超导体中的非阿贝尔拓扑序与马约拉纳费米子

超导体的非阿贝尔拓扑序的特征在于系统边缘和宏观凝聚态涡旋中存在零能马约拉纳费米子，这些费米子服从非阿贝尔统计。本文致力于对我们先前信函[M. Sato, Y. Takahashi, and S. Fujimoto, Phys. Rev. Lett. 103, 020401 (2009)]中提出的具有拉什巴自旋轨道相互作用的自旋单态超导体的非阿贝尔拓扑相进行广泛研究。我们主要考虑s波配对态和d+id配对态。在d+id波配对的情况下，只要费米能级穿过布里渊区中Γ点或M点附近的k点，在外加磁场下的混合态中几乎所有参数区域都会出现马约拉纳费米子；而在s波配对的情况下，需要强磁场（其塞曼能大于超导能隙）才能实现拓扑相。我们阐明，在某些参数区域，拉什巴自旋单态超导体中的马约拉纳费米子比自旋三重态p+ip超导体中实现的马约拉纳费米子稳定得多。我们还详细研究了确保该相拓扑稳定性的拓扑数。此外，作为副产品，我们发现具有拉什巴自旋轨道相互作用的传统自旋（或电荷）密度波态中也实现了拓扑序，在该态中，系统边缘出现无质量狄拉克费米子，并发生电荷分数化。