具有自旋 - 轨道耦合的二维排斥费米气体中的非常规超导性

我们研究了具有 Rashba 自旋 - 轨道耦合 $\al_R$ 的二维排斥费米气体的超导不稳定性。利用重正化群方法，我们发现超导转变温度是无量纲比值 $\Theta={1}{2}m\al_R^2/E_F$ 的函数，其中当较小的费米面收缩至一个 (Dirac) 点时 $E_F=0$。总体趋势是超导性随 $\Theta$ 增加而增强，但在中间区域 $\Theta\sim0.1$ 会出现穹顶状行为。在极小的 $\Theta$ 值下，发生超导的角动量通道 $j_z$ 相当高。随着 $\Theta$ 增加，$j_z$ 以 2 为步长递减至 $j_z=6$，随后我们发现序列 $j_z=6, 4, 6, 2$，最后一个值持续至 $\Theta\rightarrow\infty$。在较宽的 $\Theta$ 范围内，超导能隙主要位于大费米面上，而 Josephson 耦合在小费米面上诱导出的能隙要小得多。在超导转变温度以下，我们应用平均场理论推导自洽方程并求得凝聚能。具有最低凝聚能的态是一种破坏时间反演对称性的非常规超导态，其中单态和三重态配对相互混合。一般而言，这些态在拓扑上是非平凡的，且总角动量为 $j_z$ 的态的 Chern 数为 $C=2j_z$。