多轨道二次能带接触系统中的拓扑 d+s 波超导体

实现拓扑超导体是量子材料拓扑相研究中最重要目标之一。本工作中，我们理论上提出一种获得具有非平庸博戈留波夫准粒子费米面的拓扑超导体的新途径。考虑具有 $j\!=\!3/2$ 电子的相互作用 Luttinger 模型，我们研究了具有有限化学势、从而在正态下破缺粒子-空穴对称性的多轨道二次能带接触系统的主导超导通道。值得注意的是，虽然该系统通常倾向于 d 波配对，但粒子-空穴对称性的缺失必然诱导出寄生 s 波配对。基于具有 $SO(3)$ 对称性的朗道理论，我们证明两类拓扑超导体在能量上占优：具有寄生 $s$ 波配对的单轴向列相（$d_{(3z^2-r^2)}\!+\!s$）和破缺时间反演对称性的具有寄生 $s$ 波配对的相（$d_{(3z^2-r^2,xy)}\!+\!id_{x^2-y^2}\!+\!s$）。这些超导体包含无隙博戈留波夫准粒子的节线或费米口袋，并且展现出拓扑卷绕数 $\pm2$，导致如鼓面状表面态或费米弧等非平庸表面态。我们讨论了该理论对相关材料家族尤其是半 Heusler 化合物 YPtBi 的应用，并提出了可能的未来实验。