自旋轨道近邻耦合菱形三层石墨烯中的超导与自旋倾斜
介观与纳米尺度物理
2024-08-20 v1
摘要
石墨烯和过渡金属二硫化物平带系统展现出相似的相图，充满磁性和超导相。一个长期存在的问题是磁性序是否与超导竞争还是促进配对。晶体石墨烯超导体的出现使新一代受控实验成为可能，以探测超导的微观起源。例如，最近对 Bernal 双层石墨烯的研究表明，在增强的自旋轨道耦合存在下，超导态的观测畴和临界温度 Tc 显著增加；然而，这种增强的机制仍不清楚。在此，我们表明通过基底近邻效应在菱形三层石墨烯（RTG）中引入自旋轨道耦合，可为电子和空穴掺杂均产生新的超导口袋，其最大 Tc ≈ 300mK，是仅由六方氮化硼包裹的 RTG 的三倍。通过局域磁测量和热力学压缩率测量，我们表明超导横跨一个明显的连续转变，该转变介于具有有限面内磁矩的自旋倾斜态和具有完全自旋-谷锁定态之间。这一转变在我们的 Hartree-Fock 计算中被重现，其由自旋轨道耦合与载流子密度调谐的 Hund 相互作用之间的竞争所驱动。我们的实验表明，自旋轨道耦合对超导的增强并非由基态对称性或简并度的变化驱动，而是由倾斜角的定量变化所驱动。这些结果与最近提出的自旋轨道耦合菱形多层体系中增强超导的机制一致，在该机制中，自旋倾斜序的涨落对配对相互作用有所贡献。
引用
@article{arxiv.2408.10190,
title = {Superconductivity and spin canting in spin-orbit proximitized rhombohedral trilayer graphene},
author = {Caitlin L. Patterson and Owen I. Sheekey and Trevor B. Arp and Ludwig F. W. Holleis and Jin Ming Koh and Youngjoon Choi and Tian Xie and Siyuan Xu and Evgeny Redekop and Grigory Babikyan and Haoxin Zhou and Xiang Cheng and Takashi Taniguchi and Kenji Watanabe and Chenhao Jin and Etienne Lantagne-Hurtubise and Jason Alicea and Andrea F. Young},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.10190},
year = {2024}
}