外加电场下薄膜超导的理论

超流场效应已在各种纳米级器件中实验实现，其基础是外加电场对受限系统有效的超导抑制。尽管进行了大量研究，但仍缺乏该效应的微观理论和解释。在此，我们提出了一种薄膜中声子介导超导的微观理论，该理论考虑了量子限域对电子态密度、Fermi能级以及动量空间中允许状态拓扑的影响。通过进一步考虑量子限域、外部静电场、电子-声子矩阵元中的Thomas-Fermi屏蔽以及限域对Coulomb排斥参数的影响之间的相互作用，该理论预测了作为薄膜厚度函数的外加电场临界值，高于该值时超导被抑制。特别是，该电场临界值在薄膜越薄时越低，这与最近的实验观测一致。关键的是，当同时考虑Thomas-Fermi屏蔽和Coulomb赝势及其对薄膜厚度的各自依赖性时，该理论预测出了这一效应。这种超流场效应的微观理论为电场门控量子材料开辟了新的可能性。