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凝聚态物理 > 超导性

arXiv:2504.10392 (cond-mat)
[提交于 2025年4月14日 ]

标题: 一类关联非中心对称材料中的自旋-轨道交织拓扑超导电性

标题: Spin-Orbital Intertwined Topological Superconductivity in a Class of Correlated Noncentrosymmetric Materials

Authors:Lichuang Wang, Ran Wang, Xinliang Huang, Xianxin Wu, Ning Hao
摘要: 在这项研究中,我们提出了一种实现拓扑超导(TSC)的替代途径。 我们的方法适用于一类新的关联无中心对称材料,这些材料由于自旋-轨道耦合交织效应而具有两个自旋分裂的费米面,并且具有相同的自旋纹理。通过纳入多轨道排斥Hubbard相互作用,我们在自旋涨落介导的超导性框架内计算了最小两轨道有效模型的超导配对。我们发现,根据有效的Rashba自旋轨道耦合(RSOC)强度和填充水平,Hubbard相互作用可以驱动主要配对对称性进入$A_1(S_{\pm})$、$B_1$、$B_2$或$B_2(d_{\pm})$的点群$C_{4v}$的不可约表示(IRs)。 值得注意的是,$A_1(S_{\pm})$型配对导致了由$Z_2$不变量表征的完全开隙拓扑超导体(TSC),而$B_2(d_{\pm})$型配对则产生了节点型TSC。 我们的分析表明,无论自旋三重态组分是否存在,完全开隙的TSC主要由自旋单态支配。 这将我们的模型与具有常规Rashba分裂能带结构的非中心对称材料区分开来,在这些材料中,TSC通常出现在van Hove奇点附近,并且主要由$p$波或$f$波自旋三重态配对驱动。 这些特性增强了其实验可及性,我们讨论了其实现的潜在实验系统。
摘要: In this study, we propose an alternative route to achieving topological superconductivity (TSC). Our approach applies to a new class of correlated noncentrosymmetric materials that host two spin-split Fermi surfaces with identical spin textures due to a spin-orbital intertwined effect. Incorporating multi-orbital repulsive Hubbard interactions, we calculate the superconducting pairings of a minimal two-orbital effective model within a spin-fluctuation-mediated superconductivity framework. We find that, depending on the effective Rashba spin-orbit coupling (RSOC) strength and filling level, the Hubbard interaction can drive the leading pairing symmetry into the $A_1(S_{\pm})$, $B_1$, $B_2$ or $B_2(d_{\pm})$ irreducible representations (IRs) of the $C_{4v}$ point group. Notably, the $A_1(S_{\pm})$ pairing gives rise to a fully gapped TSC characterized by a $Z_2$ invariant, while the $B_2(d_{\pm})$ pairing results in a nodal TSC. Our analysis reveals that the fully gapped TSC is predominated by spin-singlet regardless of the presence of the spin-triplet components. This distinguishes our model from noncentrosymmetric materials with conventional Rashba-split band structures, where TSC typically emerges near the van Hove singularity and is primarily driven by $p$-wave or $f$-wave spin-triplet pairing. These features enhances its experimental accessibility, and we discuss potential experimental systems for its realization.
评论: 7页,4幅图
主题: 超导性 (cond-mat.supr-con) ; 材料科学 (cond-mat.mtrl-sci)
引用方式: arXiv:2504.10392 [cond-mat.supr-con]
  (或者 arXiv:2504.10392v1 [cond-mat.supr-con] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2504.10392
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: Lichuan Wang [查看电子邮件]
[v1] 星期一, 2025 年 4 月 14 日 16:40:34 UTC (1,465 KB)
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