具有底层子格结构的拓扑自旋单重态超导体
介观与纳米尺度物理
2017-07-18 v2
摘要
当塞曼磁场破坏时间反演对称性时，马约拉纳边界准粒子可能自然地出现在具有拉什巴自旋-轨道相互作用的自旋单重态超导体中。它们的存在性和对绝热变化的稳健性，通过体-边对应，与能带结构的拓扑性质有着深刻联系。本文表明，当超导系统具有底层子格结构时（如在二聚化的佩尔斯链、石墨烯和磷烯中出现的那样），自旋-轨道相互作用可能导致拓扑相变。这些属于 Bogoliubov-de Gennes D 类的系统，被发现具有一种额外的对称性，其起着宇称的作用。这使得可以通过能带反演来表征粒子-空穴对称能带结构的拓扑。由此得到的拓扑相图随后被解析且精确地获得。它们揭示了，由于底层子格结构，拓扑超导相的存在要求最小掺杂，该掺杂由拉什巴自旋-轨道的强度决定。最后预测，在二聚化的佩尔斯链和磷烯等半导体中，当费米能级位于导带底（价带顶）附近时，马约拉纳边界准粒子将会出现。在基于（拉伸）石墨烯的二维拓扑超导体中，由于其半金属性质，马约拉纳准粒子无法在零掺杂和低掺杂下出现，即当费米能级接近狄拉克点时。然而，它们很可能出现在范霍夫奇点附近。
引用
@article{arxiv.1703.02520,
title = {Topological spin-singlet superconductors with underlying sublattice structure},
author = {C. Dutreix},
journal= {arXiv preprint arXiv:1703.02520},
year = {2017}
}