破缺反演对称性的二维超导理论

本文提出了平行磁场中二维表面超导体的相图的详细理论。已知 Rashba 型自旋轨道相互作用在高磁场 $h$ 下（且无杂质时）会产生类似于 Larkin-Ovchinnikov-Fulde-Ferrel (LOFF) 态的非均匀超导相，其序参量为 $\Delta(r) \propto \cos(Qr)$。我们考虑了自旋轨道劈裂远大于超导能隙 $\Delta$ 的强 Rashba 相互作用情形，并表明在低温 $T\leq 0.4 T_{c0}$ 下，LOFF 型态通过一级相变线与通常的均匀态分离。在更高温度下，另一种具有 $\Delta(r) \propto \exp(i Qr)$ 的非均匀态在 $g\mu_B h \approx 1.5 T_{c0}$ 处介于均匀 BCS 态和 LOFF 型态之间。两种相中的调制波矢 $Q$ 的量级为 $g\mu_B h/v_F$。超流密度 $n_s^{yy}$ 在 BCS 态与新的“螺旋”态之间的二级相变线附近区域消失。非磁性杂质抑制两种非均匀态，并在 $T_{c0}\tau \leq 0.11$ 时将其完全消除。然而，一旦考虑小参数 $\alpha/v_F \ll 1$ 的下一阶项，发现从 BCS 态会发展出具有 $Q \sim g\mu_B h\alpha/v_F^2$ 的相对长波螺旋调制。这种长波调制对无序是稳定的。此外，我们预测在螺旋态和 LOFF 型态之间的相边界附近存在具有连续核心的异常涡旋缺陷。特别是，在 LOFF 型态中，这些缺陷可能携带半整数磁通。