最近的实验报道了单层1 T $'$中的栅极诱导超导性,该单层1 T $'$-WTe是处于其正常状态的二维拓扑绝缘体[1,2]。发现面内上临界场$B_{c2}$超过常规泡利顺磁极限$B_p$ 1-3倍。这种增强不能用传统的自旋-轨道耦合来解释,这种耦合由于反转对称性而消失。在这项工作中,我们揭示了中心对称的1 T $'$的一些独特的超导性质,这些性质产生于自旋、动量和带宇称自由度的耦合。由于这种自旋-轨道-宇称耦合:(i)在远高于泡利顺磁极限$B_p$的$B_{c2}$处存在一级超导体-金属跃迁,(ii)自旋磁化率相对于面内方向是各向异性的,并且导致各向异性的$B_{c2}$,以及(iii)由于自旋-轨道-奇偶耦合仅在拓扑带交叉点附近是显著的,所以$B_{c2}$表现出强的栅极依赖性。本文还讨论了SOPC对拓扑非平凡轨道间配对相位的重要性。我们的理论一般适用于拓扑带反转的中心对称材料。
英文摘要:
Recent experiments reported gate-induced superconductivity in the monolayer 1T$'$-WTe$_2$ which is a two-dimensional topological insulator in its normal state [1, 2]. The in-plane upper critical field $B_{c2}$ is found to exceed the conventional Pauli paramagnetic limit $B_p$ by 1-3 times. The enhancement cannot be explained by conventional spin-orbit coupling which vanishes due to inversion symmetry. In this work, we unveil some distinctive superconducting properties of centrosymmetric 1T$'$-WTe$_2$ which arise from the coupling of spin, momentum and band parity degrees of freedom. As a result of this spin-orbit-parity coupling: (i) there is a first-order superconductor-metal transition at $B_{c2}$ much higher than the Pauli paramagnetic limit $B_p$, (ii) spin-susceptibility is anisotropic with respect to in-plane directions and results in anisotropic $B_{c2}$ and (iii) the $B_{c2}$ exhibits a strong gate dependence as the spin-orbit-parity coupling is significant only near the topological band crossing points. The importance of SOPC on the topologically nontrivial inter-orbital pairing phase is also discussed. Our theory generally applies to centrosymmetric materials with topological band inversions.
The soft-mode phonons mediated unconventional superconductivity in monolayer 1T'-WTe2
最近的实验已经通过静电门控将单层1 T '-WTe 2调谐为超导。本文从理论上研究了1 T '-WTe_2单分子层中通过电荷掺杂引起的声子介导的超导电性。我们发现,具有特定动量的软模声子的出现是关键的电子掺杂制度,而没有这样的软模声子和超导电性出现在空穴掺杂制度,从而产生超导电性。我们还发现了一个超导圆顶,这可以归因于电子掺杂导致费米表面嵌套条件的变化。考虑到温度依赖的上临界场H_{c2}在面内和离面方向上的强各向异性,我们证明了超导态在C_{2h}点群的A_{u}沟道中可能存在非常规的等自旋三重态配对.我们的研究为H_{c2}在单层1 T '-WTe 2中的掺杂依赖的超导电性和强各向异性提供了一个有希望的理解。
FeTe$_{1-x}$Se$_{x}$ monolayer films: towards the realization of high-temperature connate topological superconductivity
我们对生长在SrTiO $_{3}$上的一系列FeTe $_{1-x}$ Se $_{x}$单层膜进行了角分辨光电子能谱研究。薄膜的超导电性是鲁棒的,而不敏感的带位置和有效质量的变化所造成的Te取代Se。然而,在布里渊区中心的电子和空穴带之间的带隙减小带反转和宇称交换,这驱动系统到一个非平凡的拓扑状态预测的理论计算。我们的结果提供了一个明确的实验指示,FeTe $_{1-x}$ Se $_{x}$单层材料是高温原生拓扑超导体中的能带拓扑和超导性的内在集成。
Degenerate monolayer Ising superconductors via chiral-achiral molecule intercalation
CIC nanoGUNE(纳米技术联合研究中心);Departamento de Polímeros y Materiales Avanzados: Física, Química y Tecnología, Facultad de Químicas (EHU)(巴斯克大学化学学院先进聚合物与材料系);Universidad del País Vasco (EHU)(巴斯克大学);Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA) CSIC-Universidad de Zaragoza(阿拉贡纳米科学与材料研究所);Laboratorio de Microscopías Avanzadas (LMA), Universidad de Zaragoza(萨拉戈萨大学先进显微镜实验室);Donostia International Physics Center (DIPC)(圣塞巴斯蒂安国际物理中心);Ikerbasque, Basque Foundation for Science(伊克尔巴斯基奎基金会)