Spectrum of elementary and collective excitations in the dimerized S=1/2 Heisenberg chain with frustration
研究了二聚受抑反铁磁海森堡链的低能激发谱。我们使用一种分析方法,根据描述的激发三重态以上的强耦合单基态。准粒子谱的计算是通过将激发视为具有无限在位排斥的稀玻色气体来进行的。额外的单重态(S=0)和三重态(S=1)模式被发现作为基本三重态的两粒子束缚态。我们还计算了元激发和集体激发对自旋结构因子的贡献。只要二聚参数$δ$不太小($δ>0.1$),即基本三重态可以被视为局部对象,我们的结果与精确对角化和二聚体系列展开数据非常一致。
1999-01-27 cond-mat.supr-con
Triplet superconductivity in 3D Dirac semimetal due to exchange interaction
传统的声子-电子相互作用在时间反转和反转不变的三维狄拉克半金属中诱导三重态或两个(简并)单重态之一。在零温下,在化学势$μ$、有效电子-电子耦合常数$λ$和德拜能$T_{D}$的宽范围内,对这些态的序参量和能量进行了研究,结果表明:当忽略交换相互作用时,单重态总是占优势,然而在$\left( μ,λ,T_{D}\right) $参数空间的重要部分,能量差非常小.这意味着,为了确定那里的超导秩序的性质,很小但区分自旋单线态和自旋三线态的相互作用是重要的。在所考虑的材料中,这种相互作用的最佳候选者是以常数$λ_{ex}$为特征的交换(Stoner项)。我们发现,在$λ_{ex}$值小得多,然后创建斯通纳不稳定性的铁磁性$λ_{ex}\sim 1$的三重态配对成为积极的青睐超过单重态的$μ<T_{D}$ %。详细讨论了$μ=0$的三维量子临界点。
2014-07-03 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Topological superconductivity in Dirac honeycomb systems
我们预测两个拓扑超导相的微观模型所产生的Berry相与谷自由度的带隙狄拉克蜂窝系统。第一种是拓扑螺旋自旋三重态超导体,具有非零的质心动量,不破坏时间反演对称性。我们还发现了一个Chern数为$\pm 1$的拓扑手征三重态超导体,其中一个谷为等自旋配对,另一个谷为反自旋配对。我们的研究结果得到的凯恩-梅勒模型中,我们已经探讨了三种不同的相互作用,现场吸引力$U$,最近邻密度-密度吸引力$V$,最近邻反铁磁交换$J$,在自洽的Bogoliubov-德Gennes理论的效果。过渡金属二硫属化物和冷原子实验是探索这些阶段的有前途的平台。
2019-05-28 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Dirac Surface States and Nature of Superconductivity in Noncentrosymmetric BiPd
在非磁性体材料中,反转对称性保护了自旋简并性。然而,如果大块晶体结构缺乏反转中心,自旋-轨道相互作用会提升自旋简并度,导致Rashba金属的费米表面呈现出复杂的自旋织构。在超导Rashba金属中,由这些复杂的自旋结构构造的配对波函数通常包含单线态和三线态特征。在这里,我们研究可能的三线态组件的序参量在非中心对称的BiPd,结合第一次在非中心对称超导体宏观表征,原子尺度的超低温扫描隧道光谱,和相对论第一性原理计算。虽然超导状态的BiPd出现拓扑平凡,符合Bardeen-Cooper-Schrieffer理论的序参量由一个单一的各向同性的s-波间隙,我们表明,该材料具有螺旋自旋极化的Dirac-cone表面态。
2015-03-30 cond-mat.supr-con
Gauge invariance, collective modes, and the justification of normal-state subtraction in Dirac superconductors
Tokyo University of Science(东京理科大学)
本研究通过解析含s波配对的质量狄拉克模型的电磁响应,明确了正常态减法(NSS)与规范不变性的关系,为NSS提供了微观合理性依据。
2026-08-31 cond-mat.supr-con
Intra-valley Spin-triplet $p+ip$ Superconducting Pairing in Lightly Doped Graphene
我们分析了轻掺杂石墨烯中各种可能的超导配对态及其相对稳定性。结果表明,当亚晶格间电子-电子吸引作用占主导地位,费米能级接近狄拉克点时,系统将有利于谷内自旋-三重态$p+\mathrm{i}p$配对态。基于这种新的配对态,我们进一步提出了一种在石墨烯中通过设计局域应变场和外加磁场来进行拓扑量子计算的方案。
2013-01-01 cond-mat.supr-con
Identifying spin-triplet pairing in spin-orbit coupled multi-band superconductors
本文研究了Hund耦合和自旋轨道耦合对多轨道体系超导电性的影响。Hund相互作用导致轨道-单重态自旋-三重态超导,其中库珀对波函数在两个轨道交换下是反对称的。我们确定了三个d-矢量描述偶宇称轨道单重态自旋三重态配对之间的t2 g-轨道,并发现这三个d-矢量是相互正交的。SO耦合进一步帮助对的形成,钉扎d-矢量三元组的方向,并诱导相对相位差为π/2的自旋-单重态配对。在能带基础上的赝自旋d-矢量沿z轴对齐,并对应于动量依赖的带间和带内配对。我们讨论准粒子色散,磁响应,集体模式,和实验结果的超导体Sr 2 RuO 4。
2012-05-03 cond-mat.supr-con
Robust semi-Dirac points and unconventional topological phase transitions in doped superconducting Sr2IrO4 tunnel coupled to t2g electron systems
已知半狄拉克费米子存在于拓扑相变的临界点,需要微调参数。我们表明,强大的半狄拉克点可以出现在超导Sr 2 IrO 4和t2 g电子系统(t2 g-ES)组成的异质结构中,无需微调。它们是拓扑稳定的模型,金属t2 g-ES和Sr 2 IrO 4中的单个活性带的对称性的存在下。如果t2 g金属在三层结构中耦合到两个不同的Sr 2 IrO 4层(有效地是多带超导体),则半狄拉克点可以分裂成两个稳定的具有相反手性的狄拉克点。如果t2 g-ES支持本征三重态超导性,则可以实现类似的转变。通过考虑Sr 2 RuO 4作为一个例子的t2 g-ES,我们预测一个丰富的拓扑相图作为各种参数的函数。
2018-01-11 cond-mat.supr-con
Superfluidity of Dirac Fermions in a Tunable Honeycomb Lattice: Cooper Pairing, Collective Modes, and Critical Currents
受最近可调蜂窝光晶格中狄拉克费米子实验的启发,我们研究了各向异性蜂窝晶格中超流性的吸引哈伯德模型.在弱耦合下,我们发现最大平均场配对转变温度,作为密度和相互作用强度的函数,发生在各向同性跳跃振幅的情况下。在这种各向同性的情况下,我们超越平均场论和研究集体波动,治疗配对和密度波动的相互作用强度从弱到强耦合。我们发现一个尖锐的声音模式的证据,连同一个明确的莱格特模式在一个广泛的区域的相图。我们还计算了非零超流存在下的超流序参量和集体模。这些集体模式的流动诱导软化导致动力学不稳定性,涉及条纹状密度调制以及Leggett模式不稳定性与自然子晶格对称性破坏的蜂窝晶格上的电荷有序状态。后者为单带哈伯德模型的实验实现提供了一个非平凡的检验。我们描绘制度的相图中的临界电流是有限的,由depairing或集体不稳定性,并讨论我们的结果的实验意义。
2012-09-25 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
The Higgs mode in a superfluid of Dirac fermions
我们在最近的冷原子实验的启发下,研究了蜂窝晶格上s波超流态的Higgs振幅模。我们考虑有吸引力的哈伯德模型,并专注于半金属和超流相之间的量子相变附近。在过渡的任何一侧,我们发现集体模式激发是稳定的,对衰变成准粒子对。在半金属相,集体模具有“Cooperon”和激子特征。这些模在量子相变中平稳地演化,成为超流相的Anderson-Bogoliubov模和Higgs模。集体模式被容纳在准粒子对连续体中的窗口内,这是由于蜂窝晶格上的线性狄拉克色散而产生的,并且允许尖锐的集体激发。布拉格散射可以用来测量冷原子实验中的这些激发,提供了一个罕见的例子,其中集体模式可以跟踪整个量子相变。
2013-03-14 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Superconducting pairing, and the collective magnetic excitation in the extended 2-dimensional t-J model
为了研究非费米液体的行为,我们考虑了扩展的二维t-J模型,其中包括额外的跳跃t ''。在状态t,J <<t“中,我们能够解析地求解模型。它有非常丰富的相图,包括反铁磁(AF)绝缘体和AF奇怪的金属与不同种类的赝自旋单重态超导配对(p,d,g波)。我们还证明了在超导能隙以下的集体三重态激发
1999-03-02 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Time-Reversal Symmetry Breaking Superconductivity in Three-Dimensional Dirac Semimetallic Silicides
具有破缺的时间反转对称性的超导体可以说是实现对容错量子计算至关重要的备受追捧的拓扑超导性的最有希望的场所之一。在这里,通过使用广泛的μ子自旋弛豫和旋转测量,我们报告说,同构硅化物超导体(Ta,Nb)OsSi自发地打破时间反演对称性的超导转变,而令人惊讶地显示出完全带隙的超导特性的常规超导体。第一性原理计算表明,(Ta,Nb)OsSi是一种受非对称性保护的三维Dirac半金属.利用这些材料特殊的低对称性的晶体结构,我们进行了详细的理论计算,以建立超导基态为两个(Ta,Nb)OsSi是最有可能的非幺正三重态。
2022-02-02 cond-mat.supr-con
Surface Cooper pair spin waves in triplet superconductors
我们研究了自旋三重态超导体的电动力学,包括偶极相互作用,这引起了凝聚体的集体自旋动力学和轨道迈斯纳屏蔽电流之间的相互作用。在这个理论中,我们确定了一类自旋波,起源于自旋对称性破缺三重态序参量和电磁场的耦合动力学。特别是,我们研究静磁自旋波模式,本地化的样品表面。我们表明,这些表面模式可以激发和检测使用实验技术,如微波自旋波共振光谱或氮空位磁强计,并提出这些模式的检测提供了一种手段,用于识别自旋三重态超导性。
2022-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Electromagnetic Response of a $k_x\pm ik_y$ Superconductor: Effect of Order Parameter Collective Modes
研究了具有$k_x\pm ik_y$轨道对称性的干净自旋三重态超导体的序参量集体模对电磁响应的影响,该轨道对称性被认为是Sr $_2$ RuO $_4$的候选配对对称性.结果表明,$k_x \pm ik_y$超导体具有类似于超流$^3$ He的A相中Clapping模的特征质量集体模.我们讨论了集体模式对超声衰减和电磁吸收的贡献。结果表明,在电磁吸收谱中,拍模引起的共振峰远低于对的断裂频率,而超声衰减几乎不受集体激发的影响。
2000-03-14 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Creation of spin-triplet Cooper pairs in the absence of magnetic ordering
在超导自旋电子学中,按需产生自旋三重态库珀对是必不可少的。到目前为止,这样做的建议集中在混合结构中,超导体(SC)与磁有序材料(或外部磁场)相结合。相反,我们确定了一种新的方法来创建和隔离自旋三重态库珀对在没有任何磁有序。这一成就之所以成为可能,是因为我们使具有强自旋-轨道相互作用的系统--强拓扑绝缘体(TI)的狄拉克表面态--脱离平衡。特别是,我们认为一个双极TI-SC-TI结,其中在外部引线的电化学电位在其整体符号不同。结果发现,对于任何激发能,跨结的非局域单重态配对都被完全抑制。因此,该结充当穿过SC的完美自旋三重态过滤器,经由交叉Andreev反射产生等自旋库珀对。
2017-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Cooperon condensation and intra-valley pairing states in honeycomb Dirac systems
基于石墨烯和过渡金属二硫属化合物超导实验研究的最新进展,我们研究了二维蜂窝晶格上具有短程吸引相互作用的Kane-Mele(KM)模型的超导电性.我们发现,谷内自旋三重态配对来自最近邻(NN)吸引相互作用和内在的自旋轨道耦合。我们证明了这在两个独立的方法:我们研究了由凝聚的Cooperons,这是在间隙束缚态的两个导电电子,在$T$ -矩阵近似下,也研究了超导基态的平均场理论。我们发现具有反平行自旋的Cooperons在$K$和$K'$点凝聚。这导致出现属于点群$C_{6v}$的不可约表示A $_1$的谷内自旋三重态配对。这种配对状态对于$K$和$K'$具有相反的手性,这一事实将这种状态识别为“螺旋”谷-三重态,即二维中$^3$ He-B相的谷-类似物。由于Cooper对的有限质心动量,NN键中的对振幅在晶格常数的长度尺度上表现出空间调制,使得这种配对状态可以被视为对密度波状态。我们发现,对振幅自发打破平移对称性,并表现出$p$ -Kekulé模式。重点讨论了KM模型的能带结构特征和Berry相位对谷内配对态产生的影响,讨论了配对态的选择规则.
2016-06-03 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Spin Ordering and Quasiparticles in Spin Triplet Superconducting Liquids
研究了p波超导液体中的自旋有序及其对低能准粒子的影响。我们证明了存在一种新的二维p波超导液体,其基态是旋转不变的。在量子自旋无序液体中,低能准粒子是裸Bogolubov-De Gennes(${\em BdeG}$)准粒子和零能Skyrmion(在低能极限下是电荷中性玻色子)的束缚态.此外,自旋集体激发是带有半自旋的、服从费米子统计的分数化激发。在热自旋无序极限下,准粒子是裸${\em BdeG}$准粒子的束缚态。后一种情况可以在一些自旋轨道耦合较弱的层状p波超导体中实现。
2002-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Observation of superconducting collective modes from competing pairing instabilities in single-layer NbSe$_2$
在某些具有相当大的电子相关性的非常规超导体中,紧密竞争的配对通道的可用性导致序参量的特征性软集体波动,这在许多可观测量中留下指纹,并允许仔细检查相位竞争。超导层状材料,其中电子-电子相互作用的增强与厚度减小,是有希望的候选人显示这些相关效应。在这项工作中,我们报告了存在一个软集体模式的单层NbSe $_2$,观察到作为一个特征共振激发在高分辨率的隧穿光谱。这种共振与高次谐波一起被观察到,其频率$Ω/2Δ$与局部超导能隙$Δ$相关,并且其幅度随着温度的升高和施加磁场达到临界值(T $_C$和H $_{C2}$)而逐渐消失,这设置了与超导状态的明确联系。借助微观模型,捕捉主要的实验观察,我们解释这种共振作为一个集体Leggett模式,代表了波动接近f-波三重态,由于subleading吸引力的三重态通道。我们的研究结果证明了相关性在超导二维过渡金属二硫属化物中的基本作用,为简单,可扩展和可转移的二维超导体的非常规超导性开辟了道路。
2022-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetoelectric Andreev effect due to proximity-induced non-unitary triplet superconductivity in helical metals
非中心对称超导体表现出磁电效应,其表现为响应于无耗散电流(超导)的磁自旋极化的出现。虽然很多注意力已经致力于这种现象的热力学版本(埃德尔斯坦效应),非平衡输运磁电效应尚未探索。我们提出了磁电Andreev效应(MAE),其中包括在产生自旋极化的三重Andreev电导的超电流。MAE源于超导诱导的非幺正三重态配对导致的库珀对凝聚体的自旋极化。我们提出了实现这种非幺正配对和MAE超导邻近结构的基础上的二维螺旋金属-强自旋轨道耦合电子系统的狄拉克谱,如拓扑表面态。我们的研究结果揭示了一个未探索的路线电控超导自旋电子学,是一个吸烟枪诱导非常规超导自旋轨道耦合材料。
2016-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin rotation invariant spin triplet superconducting liquids
研究了p波超导流体中的自旋有序及其对低能准粒子的影响。研究了一种新的二维量子自旋三重态超导液体的性质,其中基态是自旋旋转不变的。在量子自旋无序的情况下,由于时空单极中的费米子零模起着量子保护作用,零能skyrmions是拓扑稳定的,低能准粒子是裸Bogolubov-De Gennes({ \em BdeG})准粒子和skyrmions的束缚态,后者在零能极限下是电荷中性玻色子.此外,自旋集体激发是带有半自旋的分形激发,服从费米子统计。在热自旋无序超导态中,裸{ \em BdeG}具有无穷大的能量,每两个{ \em BdeG}准粒子形成自旋为零或自旋为一的束缚态.
2002-03-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Thermodynamic transitions and topology of spin-triplet superconductivity: Application to UTe$_2$
本文理论研究了UTe$_2$中双分量自旋三重态超导序的热力学转变与拓扑性质,发现非幺正复合序参量可导致消失或负的次级比热异常,并揭示时间反演对称性破缺分量使Dirac Majorana表面态打开能隙形成手性Majorana棱态,为实验验证配对对称性提供依据。
2024-02-22 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Charge Dynamics of Vortex Cores in Layered Chiral Triplet Superconductors
在本文[arXiv:0903.0011v1]中,我们研究了手征准二维三重态超流体/超导体中涡旋的平衡性质。在这里,我们扩展我们的研究,包括在一个手征三重态超导体的涡旋核心的动力学响应,以外部交流。电磁场我们认为,特别是一个双量子化的涡与一个均匀的核心,在时间反转相的响应。假设外部频率的大小与超导能隙的频率相当,使得涡旋运动是非平稳的,但可以用线性响应理论来处理。我们包括扩大的涡核束缚态由于杂质散射,并考虑中间清洁制度,与扩大可比或大于量子化能级间距。通过对分布函数和激发谱的自洽计算,得到了序参量、杂质自能、感生场和感生电流的响应。利用这些结果,我们得到了自洽的动态感生电荷分布在附近的核心。该电荷密度与束缚态和序参量集体模的非平衡响应有关,并支配着涡核的电磁响应。
2009-05-11 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Unconventional symmetries of Fermi liquid and Cooper pairing properties with electric and magnetic dipolar fermions
超冷偶极费米子的快速实验进展为研究费米子的新多体物理开辟了一个全新的机会。本文从非常规对称性的角度对费米液体理论和电偶极和磁偶极费米子系统的Cooper配对不稳定性的理论研究进行了综述。当电偶极矩被外电场排列时,它们之间的相互作用表现出明显的$d_{r^2-3z^2}$各向异性。费米液体的性质,包括单粒子光谱,热力学可磁化率,和集体激发,都受到这种各向异性的影响。电偶极相互作用提供了一种非常规的自旋三重态库珀配对机制,这与固体和超流$^3$ He中通常的自旋涨落机制不同。此外,单重态和三重态通道中的配对不稳定性之间的竞争产生了一种新的时间反演对称性破缺超流态。与由电场诱导的未量子化的电偶极矩不同,磁偶极矩与具有Lande因子的超精细自旋算符内在地成比例。它的影响甚至表现在非极化系统表现出各向同性,但自旋轨道耦合的性质。由此产生的自旋-轨道耦合费米液体理论支持一个集体的声音模式,表现出拓扑非平凡的自旋分布在费米表面。它还导致了一种新的$p$波自旋三重态库珀配对状态,其自旋和轨道角动量纠缠到总角动量$J=1$,称为$J$ -三重态配对。该$J$ -三重态配对相不同于具有$J=0$的自旋-轨道耦合的$^3$ He- $B$相和自旋-轨道解耦的$^3$ He- $A$相。
2015-01-03 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Superconducting proximity in three dimensional Dirac materials: odd-frequency, pseudoscalar, pseudovector and tensor-valued superconducting orders
我们发现,接近三维狄拉克材料(3DDM)的传统s波超导体,对于隧道中的所有阶微扰,仅会诱导s波和p波配对的组合。我们发现超导对的洛伦兹不变性阻止了3DDM中具有较高轨道角动量的库珀对的形成。当从常规超导体隧穿到3DDM的正能态和负能态的概率相等时,这个不通过定理获得了更强的形式。在这种情况下,所有的p波的贡献,除了最低阶,相同地消失,因此,我们得到了一个精确的结果,在3DDM的诱导p波超导。对超导矩阵进行Fierz分解,发现超导矢量序的时间分量和超导赝矢量序的空间分量是奇频配对。我们发现,后者是奇数交换的位置和手性的电子在库珀对和自旋三重态,这是必要的NMR检测这样一个外来的伪矢量配对。此外,我们还发现张量序分裂成一个极矢量和一个轴矢量,它们除了是自旋三重态外,都是常规配对。根据我们的研究,对于无带隙的3DDM,张量超导阶将是唯一关于化学势μ为奇数的阶。因此,我们预测,横向pn结束缚马约拉纳费米子。这种效应可以用来用电场控制中性马约拉纳费米子。
2017-10-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con hep-th