拓扑单层 WTe$_2$ 中的自旋-轨道-宇称耦合超导

近期实验报道了单层 1T$'$-WTe$_2$ 中的栅极诱导超导，该材料在其正常态为二维拓扑绝缘体 [1, 2]。发现面内上限临界场 $B_{c2}$ 超出传统泡利顺磁极限 $B_p$ 的 1–3 倍。该增强无法由因反演对称而消失的传统自旋-轨道耦合解释。本工作中，我们揭示了中心反演对称的 1T$'$-WTe$_2$ 的一些独特超导性质，它们源于自旋、动量与能带宇称自由度的耦合。作为该自旋-轨道-宇称耦合的结果：(i) 在远高于泡利顺磁极限 $B_p$ 的 $B_{c2}$ 处存在一级超导体-金属相变，(ii) 自旋磁化率相对于面内方向各向异性并导致各向异性的 $B_{c2}$，以及 (iii) $B_{c2}$ 表现出强栅极依赖性，因为自旋-轨道-宇称耦合仅在拓扑能带交叉点附近显著。还讨论了 SOPC 对拓扑非平凡轨道间配对相的重要性。我们的理论普遍适用于具有拓扑能带反转的中心反演对称材料。