扭曲三层石墨烯中零场超导二极管效应的理论

在最近的一项实验 [Lin et al., arXiv:2112.07841] 中，由镜像对称扭曲三层石墨烯与 WSe$_2$ 构成的异质结构所承载的超导相被证明在无外磁场时表现出相反方向上显著不同的临界电流。我们在此发展了一种微观理论，并分析了这种零场超导二极管效应的必要条件。考虑到三层石墨烯通过近邻效应诱导的自旋-轨道耦合，我们对配对不稳定性和正常态序进行了分类，并推导出哪些组合与观测到的二极管效应一致，特别是其场可训练性。我们在几个不同模型（包括系统的完整连续模型）中显式计算了二极管效应，并阐明了二极管效应与有限动量配对之间的关系。我们的理论还为观测到的电流不对称性随掺杂的符号变化提供了自然解释，这可以与系统的近似手性对称性相关联；同时也解释了超导转变以上的横向电阻增强。我们的发现不仅阐明了 WSe$_2$ 上三层石墨烯的丰富物理，还建立了一种区分自旋-轨道耦合石墨烯莫尔系统中各种候选相互作用诱导序的手段，因此也可作为未来实验的指导。