Superconductivity in topologically nontrivial material Au2Pb
在新的量子材料中寻找非平凡的超导电性是当前凝聚态物理和材料科学中最吸引人的课题。在过去的几年里,实验研究进展迅速。本文系统地研究了Au_2 Pb单晶的超导电性。体超导性(起始转变温度,Tconset= 1.3 K)的Au 2 Pb的特点是通过运输和抗磁性测量,其中的上临界场Hc 2显示出不寻常的准线性温度依赖性。用金尖点接触法测量了超导能隙。然而,当使用硬得多的钨(W)尖端时,探测的超导能隙大大增强,如Tconset和上临界场(Hc 2)两者的增加所证明的。这可以被解释为在外部各向异性应力下的尖端施加的状态密度的增加的结果,揭示了由第一性原理计算。此外,新的相位缠绕的赝自旋织构沿k-空间环周围的费米能量从计算中被发现,表明所观察到的超导电性在Au 2 Pb可能有非平凡的拓扑结构。
2016-06-07 cond-mat.supr-con
Majorana Zero Modes Protected by Hopf Invariant in Topologically Trivial Superconductors
马约拉纳零模通常归因于拓扑超导体。我们研究了一类二维拓扑平凡的超导体没有手征边缘模式,但主机强大的马约拉纳零模式的拓扑缺陷。这个最小的单带模型的建设是由霍普夫映射和霍普夫不变量。这项工作将刺激调查的Majorana零模式的超导体在拓扑平凡的制度。
2017-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Emergence of intrinsic superconductivity below 1.178 K in the topologically non-trivial semimetal state of CaSn3
也是超导的拓扑材料是当前极大的兴趣,因为它们可以表现出非平凡的拓扑介导的超导相。虽然已经有许多关于在各种拓扑材料中的压力调谐或化学掺杂诱导的超导性的报道,但是在具有化学计量组成的拓扑系统中的本征环境压力超导性的例子很少。在这里,我们报告说,纯金属间化合物CaSn 3不仅具有拓扑费米子特性,但也有超导相在1.178 K下的环境压力。通过对该材料的de Haas-van Alphen(dHvA)量子振荡研究,揭示了该材料的拓扑费米子性质,包括在回旋运动中积累的准粒子质量和非平凡Berry相.虽然CaSn_3在4.2K下是超导的,但我们的研究表明,在4.2K下的超导是由退化表面上的Sn引起的非本征超导,而其本征体超导转变发生在1.178K。这些发现使CaSn 3成为探索新的奇异态的一个有希望的候选者,这些奇异态是由非平凡能带拓扑和超导性之间的相互作用产生的,例如拓扑超导性
2018-11-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Weak Antilocalization Effect and Noncentrosymmetric Superconductivity in a Topologically Nontrivial Semimetal LuPdBi
近年来,大量的半Heusler化合物被提出作为具有可调物理性质的三维拓扑绝缘体(TI),但由于体电导的主要贡献,在这些候选化合物中没有观察到与拓扑表面态相关的输运测量。在这里,我们表明,通过减少体载流子的迁移率,一个二维(2D)弱反局域化(WAL)效应,拓扑表面状态的标志之一,实验揭示了从倾斜磁场依赖的磁导在拓扑非平凡的半金属LuPdBi。除了观察到二维WAL效应外,在Tc~1.7 K时,在同一块体LuPdBi中还发现了超导转变。定量分析的框架内的一个广义BCS理论导致的结论是,非中心对称的LuPdBi的超导性是完全缺口与可能的非常规配对字符。在同一块体合金中超导性和拓扑表面态的输运特征的共存表明LuPdBi代表了作为拓扑超导体的非常有前途的候选者。
2014-08-07 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Topologically enabled superconductivity: possible implications for rhombohedral graphene
提出一种源自Chern-2绝缘体的超导拓扑机制,通过广义吸引U型Haldane-Hubbard模型计算表明超导性仅在量子反常霍尔态附近稳定,并利用分数化场论解释,对理解菱面体石墨烯超导性有启示。
2025-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Converting a topologically trivial superconductor into a topological superconductor via magnetic doping
我们提出了一个比较理论研究的影响,标准安德森和磁性障碍的拓扑相位的二维Rashba自旋轨道耦合超导体,与初始状态是拓扑平凡或非平凡的。利用自洽玻恩近似方法,我们证明了在弱耦合极限下,安德森无序的存在将使拓扑超导体变为拓扑平凡超导体。更令人惊讶的是,一个拓扑平凡的超导体可以被驱动到一个拓扑超导体稀释掺杂的独立磁紊乱,逐渐缩小,关闭,并重新打开准粒子间隙在一个非平凡的方式。这些拓扑相变的明显特点是相应的拓扑不变量的变化。这里的中心研究结果也证实了使用互补的数值方法,通过求解Bogoliubov-德Gennes方程自洽内的紧束缚模型。本研究为拓扑超导体的潜在实验实现提供了有吸引力的新方案。
2015-09-05 cond-mat.supr-con
Topological D+p-wave superconductivity in Rashba systems
我们在d波超导体(SC)中展示了二维“强”拓扑超导电性。虽然由于节激发,体波函数的拓扑不变量不能在d_{x^2-y^2} -波和d_{xy} -波SC中定义,但是在磁场中,衬底上的d-波SC的体能谱是完全带隙的。然后超导态由一个非平凡的陈数指定,因此拓扑非平凡的性质对无序和相互作用是鲁棒的。我们讨论了最近在衬底上制备的铜酸盐SC的高温拓扑超导性。此外,我们表明,三维非中心对称d-波SC是一个外尔SC托管拓扑保护外尔节点。非中心对称的重费米子SC,如CeRhSi_3和CeIrSi_3,是Weyl SC的候选者。
2016-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Topologically protected flat zero-energy surface bands in non-centrosymmetric superconductors
节状非中心对称超导体(NCS)最近被证明是拓扑非平凡的。一个重要的结果是存在拓扑保护的平坦零能表面带,它们通过体边界对应关系与体能隙线节点的拓扑特征相关[Schnyder和Ryu,arXiv:1011.1438]。在本文中,我们研究这些零能量表面带使用准经典理论。我们确定了它们的谱,并根据能隙函数的符号变化导出了它们存在的一般条件。一个关键的实验签名的零能量表面带是一个零偏置峰的隧穿电导,这强烈依赖于表面取向。这可以用作拓扑上非平凡的NCS的指纹。
2011-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superlattice platform for chiral superconductivity with tuneable and high Chern numbers
寻找拓扑非平凡手征超导性的具体实现一直是量子物质研究的一个长期目标。在这里,我们提出了一个系统实现的手征超导与非零陈数的路线。这一目标可以在沉积在具有接近s波超导性的自旋轨道耦合二维电子气(2DEG)顶部的纳米磁体晶格中实现。所提出的结构可以被视为一个通用的平台,支持各种各样的拓扑相的手征超导。系统的拓扑状态可以通过例如调节2DEG的密度来电控制。
2017-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous Josephson effect in semiconducting nanowires as a signature of the topologically nontrivial phase
我们研究了具有Rashba自旋轨道耦合的半导体纳米线制成的约瑟夫森结,其中超导关联由邻近效应引起。在适当定向的磁场存在下,系统显示出反常的约瑟夫森效应:在两个超导体之间没有相位偏置的情况下出现非零的超电流。我们发现,这种反常电流可以显着增加,通过调整到螺旋状制度的纳米线。特别是,在短结中,大的反常电流是纳米线中拓扑非平凡超导性的特征。
2016-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topologically non-trivial gap function and topology-induced time-reversal symmetry breaking in a superconductor with singular dynamical interaction
School of Physics and Astronomy and William I. Fine Theoretical Physics Institute, University of Minnesota(明尼苏达大学物理与天文学院及威廉·I·芬恩理论物理研究所)
研究揭示了在具有奇异动力学相互作用的超导体中,强相关电子系统中非费米液体行为和非常规超导性源于有效4费米子相互作用,通过引入有限截断的反常Hubbard型相互作用,在某些参数范围内选择非平凡拓扑能隙解,其转换需经过拓扑诱导的时间反演对称破缺中间相。
2026-04-15 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Topological superconductivity in Landau levels
对拓扑超导性的强烈探索是受到它拥有马约拉纳准粒子的前景的启发。在这项工作中,我们探讨了最佳的设计生产拓扑超导相结合的量子霍尔态与普通超导体。为此,我们考虑了一个微观模型的拓扑平凡的二维p波超导体暴露于磁场中,并发现超导性和朗道能级物理的相互作用产生了丰富的相图的状态作为一个功能的$μ/t$和$Δ/t$,其中$μ$,$t$和$Δ$是化学势,跳跃强度,和超导能隙的振幅。除了量子霍尔态和拓扑平凡的p波超导体之外,相图还包含拓扑超导性的区域。最重要的是,我们发现,应用程序的非均匀的,周期性的磁场产生的正方形或六角形晶格的$h/e$磁通大大促进区域的拓扑超导性的限制$Δ/t\rightarrow 0$。相比之下,均匀磁场、$h/2e$类磁通量的六方Abrikosov晶格或一维条纹晶格仅对足够大的$Δ/t$产生拓扑超导性。
2018-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Type-I superconductivity in a quasi-2D topologically nontrivial YbBi$_2$
Oak Ridge National Laboratory(橡树岭国家实验室);Gdansk University of Technology(格但斯克理工大学);National High Magnetic Field Laboratory, Los Alamos National Laboratory(洛斯阿拉莫斯国家实验室国家高磁场实验室);AGH University of Krakow(克拉科夫AGH科技大学)
本研究报道YbBi$_2$中低于0.9 K的体I型超导电性,结合轻载流子与非零贝里相位,为拓扑非平凡环境中的超导研究提供独特平台。
2026-09-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Identifying $s$-wave pairing symmetry in single-layer FeSe from topologically trivial edge states
确定单层FeSe在SrTiO $_3$上的配对对称性是理解增强配对机制的关键,而且它指导探索具有高转变温度的新超导体($T_\mathrm{c}$)。尽管做出了巨大的努力,但这种对称性究竟是符号保持的$s$波还是符号改变的$s_{\pm}$波仍然存在争议。在这里,我们调查的配对对称性的单层FeSe从拓扑的角度来看。使用低温扫描隧道显微镜/光谱,我们已经系统地表征了单层FeSe的孤立的边缘和角落处的超导态。在边缘和角落收集的隧道光谱表现出充分的差距和大幅下降,分别表明拓扑非平凡的边缘/角落模式的情况下。根据理论计算,这些光谱特征是保号$s$ -波配对的有力证据。
2022-07-28 cond-mat.supr-con
Topological Superconductivity and Surface Andreev Bound States in Doped Semiconductors: Application to CuxBi2Se3
最近发现的超导体CuxBi2Se3[1]是三维时间反演不变拓扑超导体的候选者[2],预计其具有鲁棒的表面Andreev束缚态,承载无质量的Majorana费米子。在这项工作中,我们提出了一个分析和数值研究的表面Andreev束缚态波函数和色散。我们发现拓扑保护的马约拉纳费米子在k = 0,以及一种新型的表面Andreev束缚态在有限k。我们将我们的结果与最近的点接触光谱实验[3]。
2011-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Competition between d-wave and topological p-wave superconductivity in the doped Kitaev-Heisenberg model
研究了蜂窝晶格上空穴掺杂Kitaev-Heisenberg $t$ - $J_K$-$J_H$模型中Kitaev和Heisenberg相互作用在远离半填充时的竞争.虽然各向同性海森堡耦合支持时间反演违反d波单重态,我们发现,Kitaev相互作用有利于时间反演不变的p波超导相,它服从的旋转对称性的微观模型,是强大的$J_H<J_K/2$。在p波超导相内,临界化学势$μ_c \approx t$将$|μ|< μ_c$的拓扑平凡相与$|μ|>μ_c$的拓扑非平凡$Z_2$时间反演不变自旋三重态相分离。
2012-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Coexistence of superconductivity and weak anti-localization at KTaO3 (111) interfaces
二维超导和拓扑非平凡态的交叉点承载了广泛的量子现象,包括马约拉纳费米子。然而,拓扑非平凡态和超导性在单一材料中的共存仍然是难以捉摸的。本文报道了在TiOx/KTaO 3(111)界面上观察到的二维超导电性和弱反定域性。一个残余的,饱和电阻持续低于转变温度的超导熔池未能达到相位相干。在超导转变的下方观察到弱反定域化的特征,表明超导性和弱反定域化共存。超导接口显示大约一个数量级大的弱反本地化校正,相比,非超导接口,暗示在这些接口中的一个相对较大的相干长度。
2021-09-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Electrons on the surface of Bi2Se3 form a topologically-ordered two dimensional gas with a non-trivial Berry's phase
超导体和拓扑绝缘体之间的界面被认为是一种新的准粒子,可以实现容错量子计算的物理方案。在这里,我们提出了高分辨率的角度分辨光电发射实验结果,连同第一性原理计算,表明表面边缘状态的Bi 2 Se 3形成一个拓扑的2D金属。当磁性原子沉积时,表面趋于失去Kramers简并性,并且体价带和导带之间的k空间连接线丢失。我们观察到的状态带有πBerry相,这表明尽管实际材料通常是电子掺杂的,但完全未掺杂的Bi 2Se 3在室温下是Z 2拓扑绝缘体。
2008-12-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Trivial and Non-trivial Superconductivity in dsDNA
用一维Kitaev链模拟双链DNA,研究了双链DNA的拓扑超导电性。结果表明,在一定条件下,零能模是存在的。计算了零模的波函数,表明在每一股的末端都存在Majorana准粒子。通过计算缠绕数,我们证明了当两股之间的跳跃积分非常小于库珀对之间的配对势时,拓扑相变可以发生。这意味着双链DNA通常表现为平凡的超导体,但单链DNA(或两个耦合的ssDNA,它们之间的跳跃非常小)可能表现为非平凡的超导体。最后,我们提出了一个实验装置可能检测到的马约拉纳准粒子的DNA。
2018-01-19 cond-mat.supr-con
Prediction of phonon-mediated superconductivity with high critical temperature in the two-dimensional topological semimetal W2N3
二维超导体因其基础物理和潜在的应用,特别是在快速发展的量子计算领域,引起了人们极大的兴趣。尽管在理论和实验上做了大量的努力,但具有相当高的转变温度的材料仍然很少。更罕见的是那些将超导性与非平凡的能带拓扑结构结合在一起的超导体,可能拥有奇异的物质状态,如马约拉纳费米子。在这里,我们预测一个非常高的超导临界温度为21-28 K的容易剥离,拓扑非平凡的二维半金属W2 N3。通过研究其电子和超导性质作为掺杂和应变的函数,我们发现电子-声子相互作用的巨大变化,使这种材料成为研究不同耦合机制和测试当前超导理论极限的独特平台。最后,我们讨论了调整材料以实现超导性和拓扑非平凡边缘态共存的可能性。
2020-12-29 cond-mat.supr-con
Triplet-Superconductivity in Triple-Band Crossings
本文研究三重点费米子超导性,发现其因费米统计禁止单态配对而独特稳定自旋三重态配对,并通过调节化学势可实现具有或缺失时间反演对称性的两种三重态超导,分别对应拓扑保护节线与Bogoliubov费米面。
2019-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Topologically protected surface states in a centrosymmetric superconductor beta-PdBi2
固体中电子的拓扑学方面出现在现实的物质中,如拓扑绝缘体所代表的。它们有望表现出各种新的磁电现象,特别是具有超导性的超导体被强烈期望作为拓扑超导体(TSC)的候选者。可能的TSC材料大多是通过在拓扑绝缘体中引入载流子来开发的,然而,那些表现出无不均匀性的无可争议的超导性的材料非常少。在这里,我们报告的拓扑保护的表面状态的观察中心对称层状超导体,β-PdBi 2,利用自旋和角度分辨的光电子能谱。除了体带,几个表面带,其中一些交叉费米能级,清楚地观察到对称允许的面内自旋极化。这些表面状态被精确地评估为拓扑的,基于类似于3维强拓扑绝缘体的Z2不变量分析。β-PdBi 2可以提供在没有任何载流子掺杂或施加压力的情况下实现的TSC,即固体阶段,以研究超导冷凝物中的拓扑方面。
2015-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Topological Crystalline Superconductivity in Locally Non-centrosymmetric Multilayer Superconductors
提出了局部非中心对称多层超导体中的拓扑晶体超导性。研究了自旋-单重态对相互作用通过自旋-轨道耦合诱导的奇宇称对密度波态。它示出的PDW状态是一个拓扑晶体SC保护的镜像对称性,虽然它是拓扑平凡的根据标准拓扑周期表的基础上的分类。通过对BdG哈密顿量的几何变换,直观地解释了镜像子扇区的拓扑性质。双层PDW态的一个子扇区简化为二维非中心对称SC,而三层PDW态的一个子扇区拓扑等价于无自旋p波SC.三层中的手征Majorana边缘模可以在自旋三重态通道中不存在库珀对和化学势调谐的情况下实现.
2015-07-23 cond-mat.supr-con
Hidden quasi one-dimensional superconductivity in Sr$_2$RuO$_4$
使用渐近精确弱耦合分析的多轨道哈伯德模型的电子结构的\SRO,我们表明,自旋和电荷之间的相互作用的波动导致明确的三重态配对起源于准一维带。由此产生的超导态自发地打破了时间反演对称性,并且具有$Δ\sim p_x + i p_y \hat{z}$的形式,具有尖锐的间隙最小值和仅{ \it弱}钉扎的d矢量。超介子在拓扑上是{ \it平凡}的,因此沿边界缺乏强的手征马约拉纳费米子模式。拓扑保护的边缘模式的情况下,可以解释令人惊讶的实验检测到的边缘电流在这个系统中没有。
2010-03-26 cond-mat.supr-con
Spin current in topologically trivial and nontrivial noncentrosymmetric superconductors
本文从理论上研究了具有混合单重态和三重态序参量的时间反演对称、非中心对称超导体的表面。在非平凡Z $_2$情形下,当三重态分量大于单重态分量时,得到了一对自旋投影相反的反向传播的亚带隙准粒子表面束缚态,从而产生了自旋流.与纯p波情况相反,这些子能隙态没有固定的自旋投影,而是依赖于沿表面的动量。在平凡Z $_2$的情况下,单重态序参量较大,没有子带隙表面束缚态出现。在这两种情况下,也有一个有限的贡献的自旋电流从连续态的能量之间的两个差距。给出了非中心对称超导体准经典格林函数的计算方法。
2010-09-01 cond-mat.supr-con
Conventional superconductivity in single-crystalline BiPt
McMaster University(麦克马斯特大学);University of Minnesota(明尼苏达大学);Technion-Israel Institute of Technology(以色列理工学院);Simon Fraser University(西蒙菲莎大学);Indian Institute of Science Education and Research Pune(印度科学教育与研究学院普纳分校);TRIUMF(特里姆夫实验室)
研究通过多种实验技术揭示单晶BiPt的结构和超导特性,证实其为弱II型超导体,具有1.2K临界温度和显著各向异性,显示常规s波超导性。
2026-03-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Mechanism, time-reversal symmetry and topology of superconductivity in noncentrosymmetric systems
本文从正常态的对称性出发,分析了非中心对称系统中可能存在的相互作用引起的超导不稳定性。证明了纯电子-声子耦合总是会导致一个完全带隙的超导体,它不会打破时间反演对称性,并且在拓扑上是平凡的。我们发现,拓扑非平凡的行为可以诱导磁性掺杂,而不缺口所产生的Kramers对马约拉纳边缘模式。在由与竞争不稳定性相关的粒子-空穴涨落引起的超导电性的情况下,凝聚体的性质关键地依赖于竞争不稳定性的序参量的时间反演行为。当序参量保持时间反演对称性时,我们得到了与声子完全相同的性质。如果在时间反演下它是奇的,相互作用的库珀通道将是完全排斥的,导致带隙的符号变化,使得自发的时间反演对称性破缺成为可能。为了讨论拓扑性质,我们专注于完全带隙的时间反演对称超导体,并推导出可能的配对状态,产生必要的条件,拓扑非平凡的超导出现的约束。这些条件可以作为寻找拓扑超导体的工具。我们还讨论了氧化物异质结构和单层FeSe的影响。
2016-01-20 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
High-temperature surface superconductivity in topological flat-band systems
我们表明,拓扑保护的平带出现在一个节点的费米系统的表面上,促进表面超导性由于一个无限大的密度的状态与平带。临界温度线性地依赖于配对相互作用,因此可以显著高于指数小的本体临界温度。我们讨论了一个例子,表面超导性的多层石墨烯与菱形堆叠。
2011-05-04 cond-mat.supr-con
Theory of weak symmetry breaking of translations in $\mathbb{Z}_2$ topologically ordered states and its relation to topological superconductivity from an exact lattice $\mathbb{Z}_2$ charge-flux attachment
我们研究$\mathbb{Z}_2$拓扑有序状态丰富的平移对称性,采用最近开发的二维玻色化方法,实现了一个确切的$\mathbb{Z}_2$电荷通量附件的晶格。这种状态可以显示平移的“弱对称性破缺”,其中哈密顿量和基态都保持完全平移不变,但对称性被它的任意子准粒子“破缺”,在这个意义上,它的作用将它们映射到不同的超选择扇区。我们证明了这种现象发生时,费米子自旋形成一个弱拓扑超导体的形式的二维堆叠的一维Kitaev线,导致有趣的性质,有没有本地运营商,可以运输的$π$通量准粒子通过一个单一的Kitaev线的费米子自旋而不支付能隙,尽管真空保持完全平移不变。我们解释了为什么这种现象发生手牵手与其他先前确定的奇特的功能,如基态简并依赖于尺寸的环面和外观的悬空边界马约拉纳模式在某些$\mathbb{Z}_2$拓扑有序状态。此外,通过扩展的$\mathbb{Z}_2$电荷通量附件开放的晶格和圆柱体,我们构建了一个精确的可解模型提供了一个精确的描述,他们的色散马约拉纳无隙边界模式。我们还回顾了$\mathbb{Z}\times (\mathbb{Z}_2)^3$分类的二维BdG哈密顿(D类)丰富的平移对称性,并提供其强大的稳定性对相互作用和自平均的障碍,保持平移对称性的参数。
2021-05-17 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Superconductivity with Topological non-trivial surface states in NbC
具有非平凡能带拓扑结构和体超导性的量子材料被认为是实现拓扑超导性的优良材料。在这方面,我们报告详细的密度泛函理论(DFT)计算和NbC超导体的Z2不变量,表现出其能带结构是拓扑非平凡的。通过磁场冷却(FC)和零场冷却(ZFC)方案下的直流磁化测量证实了8.9K的体超导性。这种超导电性被发现是II型性质所揭示的等温M-H测量,从而计算出的Ginzberg-Landau参数。从相图中可以明显看出一个大的中间态,表明NbC是一个强的II型超导体。与以往报道的超导NbC相比,发现其临界温度与晶格参数之间存在非单调关系。总之,NbC是一种具有拓扑非平凡表面态的10K附近的II型超导体。
2021-08-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Observation of Large Topologically Trivial Fermi-Arcs in the Candidate Type-II Weyl Semimetal WTe2
我们报告角分辨光电子能谱实验解决不同的电子结构的不等价的顶部和底部(001)表面的WTe2。在这两个表面上,我们确定了一个表面状态,形成一个大的费米弧出现的散装电子口袋。使用表面电子结构计算,我们表明,这些费米弧是拓扑平凡的,它们的存在是独立的存在下,在散装能带结构的II型Weyl点。这意味着,仅观察表面费米弧不允许识别WTe 2作为拓扑外尔半金属。我们进一步使用的两个不同的表面的识别,以澄清费米面片的数量在WTe 2。
2016-09-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Signatures of Chiral Superconductivity in Chiral Molecule Intercalated Tantalum Disulfide
手征超导体是一类独特的非常规超导体,其复杂的超导序参量在动量空间中顺时针或逆时针旋转,代表了一种拓扑非平凡系统,直接影响着拓扑量子计算。本征手征超导体是极其罕见的,只有少数可替代的例子包括重费米子金属(UTe $_2$,UPt $_3$)和钙钛矿超导体Sr $_2$ RuO $_4$。既不具有镜像对称性也不具有反转对称性的手性分子,其自旋简并度可以通过分子的手性而得到提升。因此,超导性与手性分子的结合可能导致自旋极化基态以实现手性超导性。本文首次报道了手性分子插层二硫化钽(TaS $_2$)的非常规超导电性,揭示了手性超导电性的关键特征。Little-Parks测量表明,在左手和右手手性分子嵌入的TaS $_2$中存在稳健且可重复的半通量量子相移,这在原始TaS $_2$或非手性分子嵌入的TaS $_2$中不存在,突出了分子手性在诱导非常规超导性中的重要作用。强有力的半通量量子相移证明了非常规的超导性,并构成了支持手性超导有序参数的有力证据。在低温下的临界电流测量揭示了在相反的超导电流下的一个特殊的不对称相移,在低于0.5 K时相对相位差接近π的单位,进一步支持拓扑非平凡的超导性。我们的研究表明,潜在的混合超晶格与有趣的耦合之间的结晶原子层和自组装分子层。
2023-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Majorana vortex phases in time-reversal invariant higher-order topological insulators and topologically trivial insulators
Anhui Province Key Laboratory of Low-Energy Quantum Materials and Devices, High Magnetic Field Laboratory, HFIPS, Chinese Academy of Sciences(中国科学院合肥物质科学研究院高磁场实验室安徽省低能量子材料与器件重点实验室);Department of Physics, Hong Kong University of Science and Technology(香港科技大学物理系);School of Physics and Optoelectronic Engineering, Anhui University(安徽大学物理与光电工程学院)
研究在时间反演不变的高阶拓扑绝缘体和拓扑平凡绝缘体中Majorana涡旋相的形成机制及拓扑相变特性,发现化学势在两个TI涡旋相变临界值之间时,出现Z₂保护的Majorana涡旋端模。
2026-05-21 cond-mat.supr-con
Andreev reflection spectroscopy on SnAs single crystals
SnT族二元化合物(T= As、Sb、Te、S、Se、P)表现出超导性、拓扑保护态等新颖性质。其中一些化合物以NaCl型结构或层状结构结晶,这两种结构都被认为具有潜在的重要性对于高温/非常规超导性。先前的研究表明,具有NaCl型结构的K掺杂BaBiO $_3$在低于$\sim$ 30 K时表现出超导态。SnAs具有与K掺杂的BaBi O $_3$完全相似的晶体结构,这保证了在这种材料中研究超导性。以前,据报道,SnAs表现出弱耦合I型超导性的能隙为0.7 meV。最近,电子能带结构的计算已经暗示了可能存在的拓扑保护状态的SnAs。这促使我们调查的超导性质的SnAs使用点接触Andreev反射光谱。我们的研究表明,SnAs的超导电性可以很好地解释在BCS框架内的弱耦合限制。
2021-11-29 cond-mat.supr-con
Coexistence of topologically trivial and non-trivial Yu-Shiba-Rusinov bands in magnetic atomic chains on a superconductor
本文结合第一性原理计算与扫描隧道显微镜实验,研究Nb(110)和Ta(110)上Mn原子链的YSR带拓扑性质,发现镜像对称可保护偶数与奇数YSR态分别产生多个Majorana零模。
2025-04-10 cond-mat.supr-con
Electrically Tunable Low Density Superconductivity in a Monolayer Topological Insulator
在物质的超导态和绝缘态之间进行电切换的能力代表了相关电子系统的最先进工程中的一种新范式。一个令人兴奋的可能性是在拓扑非平凡绝缘体中开启超导性,这为寻找非阿贝尔拓扑态提供了一条途径。然而,现有的超导体-绝缘体开关的演示只涉及拓扑上微不足道的系统,甚至那些是罕见的,由于严格的要求,以调整载流子密度在很宽的范围内。在这里,我们报告可逆的,在原位静电开关超导最近建立的量子自旋霍尔绝缘体,即单层钨二碲化(WTe 2)。制造成范德瓦尔斯场效应晶体管,单层的基态可以连续地从拓扑绝缘到超导状态进行栅极调谐,临界温度Tc高达~ 1开尔文。据估计,超导开始的临界密度约为5 x 10^12 cm^-2,是二维(2D)超导体中最低的密度之一。我们的研究结果建立单层WTe 2作为工程新型超导纳米器件和拓扑相的物质的材料平台。
2018-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quest for topological superconductivity at superconductor-semiconductor interfaces
我们分析了来自隧道光谱和其他实验的纳米线中的Majorana零模的证据,并探索了量子计算感兴趣的拓扑保护态的路径。我们说明了超导体-半导体界面质量的重要性,并勾勒出这些界面的材料科学的进一步进展可以带我们去哪里。最后,我们讨论了在同一材料平台上观测更多奇异非阿贝尔任意子的前景,以及如何与高能物理联系起来。
2019-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Topologically trivial gap-filling in superconducting Fe(Se,Te) by one dimensional defects
本研究通过 STM 电场操控 Fe(Se,Te) 次表面杂质,揭示所谓畴壁实为晶格翘曲,并结合完全有能隙的一维缺陷观测,证明其拓扑平庸。
2024-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topologically nontrivial electronic states in CaSn$_{3}$
基于第一性原理计算,我们在理论上提出了最近实验发现的超导材料CaSn $_3$的拓扑非平凡态.当自旋轨道耦合(SOC)被忽略时,材料是一个主机的三维拓扑线半金属态。在连接节线的表面布里渊区的二维区域内,出现了受时间反演和镜像对称共存保护的鼓状表面态。当包含SOC时,出乎意料地,在该中心对称材料中,每个节线演化成两个Weyl节点(W1,W2)。Berry曲率计算表明,这些节点发生在一对,并作为源或汇的Berry通量。该材料还具有独特的费米弧形式的表面状态,与其他已知的外尔半金属不同,费米弧在费米表面上形成表面状态的闭合回路。我们在超导材料中拓扑非平凡态的理论实现为解开拓扑物理和超导性之间的相互联系铺平了道路。
2017-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Topological Transitions in a Model for Proximity Induced Superconductivity
利用双层正方晶格上邻近感应超导的原型模型,我们表明,层间隧穿可以驱动Bogoliubov准粒子带的拓扑结构的变化。从拓扑平凡的超导体,过渡到一个非平凡的$p_x + {\rm i} p_y$状态,并返回到另一个平凡的状态被发现。我们描述这些阶段的边缘状态谱和陈指标。我们表明,这些转变也可以控制实验可行的控制参数,金属层的带宽和栅极电位。从我们的结果的一个简单的模型邻近诱导超导的见解可能会开辟一条新的路线,发现拓扑超导体。
2019-02-07 cond-mat.supr-con
Peculiarities of phase dynamics of the Josephson junctions stack with the topologically nontrivial barriers
本文用数值方法研究了具有拓扑平凡势垒和非平凡势垒的耦合约瑟夫森结的相位动力学特性,并进行了比较分析。分析了耦合参数和耗散参数对断点区域参数共振的影响。结果表明,由于纵向等离子体波频率的变化,断点电压对耗散参数的依赖性达到最小。我们已经表明,在与平凡的障碍堆栈的情况下,观察到的最小值沿$β$移动到$\sqrt{2}$与平凡的障碍堆栈相比。我们假设,发现的功能可用于实验测定Majorana费米子在堆栈的JJ与非平凡的障碍。
2018-01-24 cond-mat.supr-con
Majorana flat band edge modes of topological gapless phase in 2D Kitaev square lattice
研究了正方形晶格上的Kitaev模型,它描述了能隙打开时拓扑平凡的超导体,而支持能隙关闭时拓扑无能隙相。简并点的特征在于动量空间中的两个涡,具有相反的缠绕数,除非相遇,否则不可移动。我们严格地表明,拓扑无隙相总是主机部分马约拉纳平坦带边模式的带状几何形状,虽然这样的单带模型具有零陈数作为拓扑平凡的超导体。当两个涡旋合并时,无隙相位变得拓扑平凡,平带消失。数值模拟表明,平带对无序具有较强的鲁棒性。这一发现表明,体边缘对应关系可以扩展到拓扑平凡区域中的超导体,如最近在参考文献[PRL 118,147003(2017)]中提出的。
2018-11-19 cond-mat.supr-con quant-ph
Comment on "Reversible superconducting-normal phase transition in a magnetic field and the existence of topologically protected loop currents that appear and disappear without Joule heating" by Hiroyasu Koizumi
本文是对小泉博康提出的另一种超导理论的评论。与传统的BCS-伦敦超导理论不同,该理论没有预测焦耳加热。该理论是基于作者的观点,即在有磁场存在的情况下,大块超导体转变为正常态时,超导电流的动能转化为磁场的能量。该评论指出,这种观点是不正确的,因为根据普遍接受的观点,动能远小于磁场的能量,并且这两种能量在过渡到正常状态期间都减小。简要说明了可逆热力学过程与不可逆过程的区别。
2021-09-23 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Scanning tunneling microscopy study of helimagnetic monolayer CrBr2 on s-wave superconductor NbSe2: a topologically trivial system due to weak interfacial coupling
Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale and Department of Physics, University of Science and Technology of China(合肥微尺度物质科学国家研究中心和物理学系,中国科学技术大学);New Cornerstone Science Laboratory, Hefei National Laboratory(新基石科学实验室,合肥国家实验室)
研究通过低温度扫描隧道显微镜/光谱分析,发现单层CrBr2绝缘体与NbSe2超导体界面的电子态主要来自基底,且超导性质与纯NbSe2相似,拓扑平凡性源于缺乏超导近邻效应和弱磁耦合。
2026-03-28 cond-mat.supr-con
Topological superconductivity with mixed singlet-triplet pairing in moiré transition-metal-dichalcogenide bilayers
本文用含位移场依赖复跃迁的有效 $t$-$J$ 模型和 Gutzwiller 投影研究扭转 WSe$_2$ 双层,揭示混合单重态-三重态配对及可调 Chern 拓扑超导相。
2024-03-09 cond-mat.supr-con
Flux-induced Topological Superconductor in Planar Josephson Junction
具有附着在其顶表面上的正常金属的平面约瑟夫森结由于其三维性质而将形成中空纳米线结构。在这种中空纳米线结构中,由小磁场(约0.01 T)感生的磁通量将使系统调谐到拓扑非平凡相,因此在纳米线的端部处将形成两个马约拉纳零模。通过调节正常金属的化学势,可以获得几乎所有能带能量的拓扑非平凡相。此外,系统可以方便地通过超导体之间的相位差在拓扑平凡和非平凡相位之间进行调谐。这样的设备,通过通量可操纵,可以方便地制造成所需的2D网络。最后,我们还提出了一种通过控制相位差实现马约拉纳零模编织的十字形结。
2019-06-27 cond-mat.supr-con
Topological Superconductivity in Twisted Multilayer Graphene
我们研究了一个最小的哈伯德模型的电子驱动超导在一个相关的平坦的迷你带产生的超晶格调制的扭曲的石墨烯多层。谷自由度极大地改变了优先配对状态的性质,有利于自旋三重态$d+id$顺序与谷单重态结构。我们确定了两个候选人在这一类,这都是拓扑超导体。这些状态支持携带通常超导通量量子$hc/(4e)$的一半的半涡旋,并且具有拓扑保护的无隙边缘状态。
2018-04-02 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Bulk superconductivity and non-trivial band topology analysis of Pb2Pd
一个完美的拓扑超导体可以通过同时存在体超导性和拓扑非平凡的表面态来实现。本文报道了超导二元化合物Pb_2Pd的单晶生长。通过X射线衍射(XRD)、选区电子衍射(SAED)、透射电子显微镜(TEM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线光电子能谱学(XPS)对晶体进行了表征。通过交流磁化率和磁热容量测量确定所研究晶体的体超导性质。超导转变时的比热跃变表明Pb_2Pd是一种中等耦合的s波超导体。通过在密度泛函理论(DFT)下计算的体电子能带结构和Z2不变量证明了Pb2Pd的拓扑非平凡特征。这是首次报道Pb_2Pd的拓扑不变量,表明Pb_2Pd具有非平凡的拓扑能带结构
2022-06-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Multigap superconductivity with non-trivial topology in a Dirac semimetal PdTe
本研究针对狄拉克半金属PdTe开展电输运与磁化测量,证实其具有多能隙超导特征与非平庸π贝里相位,明确了其狄拉克本质并构建了合理能带图。
2024-08-12 cond-mat.supr-con
Fully gapped superconductivity in the topological superconductor beta-PdBi2
最近在PdBi 2 β相中发现的拓扑保护表面态重新点燃了这类超导体的研究兴趣。在这里,我们展示了我们的μ子自旋弛豫和旋转(μ SR)测量进行调查的超导和磁性能和拓扑效应的超导基态的β-PdBi 2的结果。零场muSR数据显示,没有相当大的自发磁化与超导性的发病意味着时间反转对称性被保存在β-PdBi 2的超导状态。此外,在横向场(TF)muSR实验中已经观察到所施加的场的强抗磁位移,这表明任何三重态配对通道(如果存在的话)都不会主导超导冷凝物。利用TF-muSR,我们估计在零温度下的磁穿透深度为263(10)nm。磁穿透深度的温度依赖性为零温下0.78(1)meV的无节点单s波型各向同性能隙的存在提供了证据。我们的研究结果进一步表明,拓扑保护的表面状态对超导体的体积没有影响。
2016-06-03 cond-mat.supr-con
$\mathbb{Z}_2$ Topologically Obstructed Superconducting Order
提出了一类在三维时反不变系统中对序为$\mathbb{Z}_2$的拓扑超导性。当两个费米面通过时间反演和镜像对称性联系在一起时,例如在$\mathbb{Z}_2$狄拉克半金属中,弱耦合区的费米面间配对继承了能带拓扑阻碍。因此,配对顺序不能很好地定义在整个费米面,并形成一个时间反演不变的推广U($1$)的双谐配对。基于掺杂的$\mathbb{Z}_2$ Dirac半金属,构造了$\mathbb{Z}_2$拓扑阻塞超导体的紧束缚模型,并表现出节点对.在一个开放的边界,该系统表现出一对拓扑保护的表面状态的时间反演。
2020-11-13 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Pressure induced Superconductivity in Topological Compound Bi2Te3
Bi_2Te_3化合物在理论上被预测为(1)拓扑绝缘体,并且在光电子实验中观察到了具有单Dirac锥的拓扑非平凡表面态(2)。本文报道了在压力作用下,生长态的Bi_2Te_3单晶(含空穴载流子)可产生超导(Tc ~ 3 K)。第一性原理计算表明,在压力作用下,电子结构仍然是拓扑非平凡的,在相应的费米能级上,Dirac型表面态和体态可以很好地区分.超导体态与Dirac型表面态之间的邻近效应可以在表面产生Majorana费米子。我们还讨论了体态是拓扑超导体的可能性。
2011-01-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con quant-ph
Heat capacity evidence for conventional superconductivity in the Type-II Dirac semi-metal PdTe$_2$
我们使用电输运,磁阻,和热容量的测量高品质的单晶最近发现的超导II型狄拉克半金属PdTe $_2$,探测它的超导相的性质。在$T_c$的电子热容异常的幅度,低温指数$T$依赖的热容量,和常规的$H - T$相图建立,PdTe $_2$的超导性是常规的性质,尽管存在的拓扑非平凡的费米表面带,有助于导电。
2018-01-10 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Superconductivity in a Chern band: effect of time-reversal-symmetry breaking on superconductivity
研究发现时间反演对称性破缺通过有限磁通并不破坏超导性,且不意味着非平凡拓扑序,但在多个配对通道中可促进旋向超导态。
2025-06-19 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con