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脏平面拓扑超导体的量子化热输运与自旋输运

介观与纳米尺度物理 2024-05-03 v2 无序系统与神经网络 强关联电子 超导电性

摘要

量子材料的非平庸体拓扑不变量会在电荷、热与自旋输运上留下其印记。在二维中,这些印记可通过成熟的多端霍尔条装置从实验上测得。在此,我们利用 Kwant,基于散射矩阵形式,在介观六端霍尔条装置中数值计算了属于不同 Altland-Zirnbauer 对称类的多种 prominent 二维完全带隙拓扑超导体(即 p+ipp+ip(D 类)、d+idd+id(C 类)与 p±ipp \pm ip(DIII 类)配对态)的低温 (TT) 热 (κxy\kappa_{xy}) 与零温自旋 (σxysp\sigma^{sp}_{xy}) 霍尔电导率,以及纵向热导 (GxxthG^{th}_{xx})。在洁净与弱无序极限下,破缺时间反演对称的 p+ipp+ipd+idd+id 配对分别呈现半量子化与量子化的 κxy\kappa_{xy} [以 κ0=π2kB2T/(3h)\kappa_0=\pi^2 k^2_B T/(3h) 为单位],而后者还额外具有量子化的 σxysp\sigma^{sp}_{xy} [以 σ0sp=/(8π)\sigma^{sp}_0=\hbar/(8 \pi) 为单位]。相比之下,时间反演不变的 p±ipp \pm ip 配对仅在低 TT 下直至中等无序强度时呈现量子化的 GxxthG^{th}_{xx}。在强无序区,所有这些拓扑响应(κxy\kappa_{xy}σxysp\sigma^{sp}_{xy}GxxthG^{th}_{xx})均消失。本文讨论了可能承载此类配对态并展现这些鲁棒拓扑热与自旋响应的材料平台。

关键词

引用

@article{arxiv.2308.16908,
  title  = {Quantized thermal and spin transports of dirty planar topological superconductors},
  author = {Sanjib Kumar Das and Bitan Roy},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2308.16908},
  year   = {2024}
}

备注

Published version in PRB: 13 pages, 4 figures, 1 Table