ABCA 堆叠四层石墨中的自发自旋超导体态
介观与纳米尺度物理
2024-07-30 v1
摘要
我们理论上展示了在 ABCA 堆叠四层石墨中存在一种自发自旋超导体 (SC) 态，受电子-电子 (e-e) 和电子-空穴 (e-h) 相互作用的sequential 影响。首先，我们检查了由长程 e-e 相互作用引发的铁磁 (FM) 交换不稳定性和相图。 在非或低掺杂水平下，相互作用倾向于稳定一种同时存在电子和空穴载流子的 FM 相。优于双层和三层体系，四层石墨具有更大的 FM 相区域和自旋分裂，这对于实现自旋 SC 态更为有利。随后，我们证明了在考虑吸引性 e-h 相互作用时，FM 相将不稳定。结果是，自旋 SC 态可在低温下自发形成，其中自旋三配对氢子对作为劳合对的等价物。我们进一步发展了一种一致的 BCS 类型的理论，用于描述 ABCA 堆叠石墨中的自旋 SC 态。预测的自旋超导导隙可达约 7.0 meV，临界温度约为 45 K（非掺杂体系）。最后，我们展示了 ABCA 堆叠石墨自旋 SC 异构结中的自旋电流 Josephson 效应。我们的发现丰富了自旋 SC 候选材料的前景，为实现非耗散的自旋电子器件提供了更多可能性。
关键词
引用
@article{arxiv.2407.19973,
title = {Spontaneous spin superconductor state in ABCA-stacked tetralayer graphene},
author = {Shuai Li and Yuan-Hang Ren and Ao-Long Li and Hua Jiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.19973},
year = {2024}
}
备注
15 pages,7 figures