Topological d+s wave superconductors in a multiorbital quadratic band touching system
Topological
d+s
wave superconductors in a multiorbital quadratic band touching system
复制标题
多轨道二次带接触系统中的拓扑 d s 波超导体
DOI：
10.1103/physrevb.100.064509
复制
发表时间：
2018
影响因子：
3.7
通讯作者：
SungBin Lee
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
G. Sim;A. Mishra;Moon Jip Park;Yong Baek Kim;G. Cho;SungBin Lee
实现拓扑超导体是量子材料拓扑相研究的重要目标之一。在这项工作中，我们从理论上提出了一种新的方法来获得拓扑超导体的非平凡费米表面的Bogoliubov准粒子。考虑相互作用的Luttinger模型，其中$j\！=\！3/2$电子的情况下，研究了一个具有有限化学势的多轨道二次触带系统的主导超导通道，该系统打破了正常态下的粒子-空穴对称性.值得注意的是，虽然系统通常有利于d波配对，但粒子-空穴对称性的缺乏必然会引起寄生s波配对。基于具有SO（3）对称性的朗道理论，我们证明了两种拓扑超导体在能量上是有利的：具有寄生s波配对（d_{（3z^2-r^2）}+）的单轴超导相; s$）和寄生s$波对（$d_{（3z^2-r^2，xy）}+\！id_{x^2-y^2}\！+\！s$）。这些超导体包含无隙Bogoliubov准粒子的节线或费米口袋，并且表现出拓扑缠绕数$\pm2$，导致非平凡的表面态，如鼓面状表面态或费米弧。我们讨论了我们的理论应用到相关的家庭材料，特别是半赫斯勒化合物YPtBi，并建议未来可能的实验。
Realization of topological superconductors is one of the most important goals in studies of topological phases in quantum materials. In this work, we theoretically propose a novel way to attain topological superconductors with non-trivial Fermi surfaces of Bogoliubov quasiparticles. Considering the interacting Luttinger model with $j\!=\!3/2$ electrons, we investigate the dominant superconducting channels for a multi-orbital quadratic band-touching system with finite chemical potential, which breaks the particle-hole symmetry in the normal state. Notably, while the system generally favors d-wave pairing, the absence of the particle-hole symmetry necessarily induces parasitic s-wave pairing. Based on the Landau theory with $SO(3)$ symmetry, we demonstrate that two kinds of topological superconductors are energetically favored; uniaxial nematic phase with parasitic $s$ wave pairing ($d_{(3z^2-r^2)}\!+\!s$) and time-reversal-symmetry broken phase with parasitic $s$ wave pairing ($d_{(3z^2-r^2,xy)}\!+\!id_{x^2-y^2}\!+\!s$). These superconductors contain either nodal lines or Fermi pockets of gapless Bogoliubov quasiparticles and moreover exhibit topological winding numbers $\pm2$, leading to non-trivial surface states such as drumhead-like surface states or Fermi arcs. We discuss applications of our theory to relevant families of materials, especially half-heusler compound YPtBi, and suggest possible future experiments.
登录
查看更多内容
影响因子：
8.6
作者：
I. Boettcher;I. Herbut
通讯作者：
I. Boettcher;I. Herbut
影响因子：
3.7
作者：
Brydon, P. M. R.;Agterberg, D. F.;Timm, C.
通讯作者：
Timm, C.
影响因子：
8.6
作者：
Herbut, Igor F.;Janssen, Lukas
通讯作者：
Janssen, Lukas
影响因子：
3.7
作者：
Janssen, Lukas;Herbut, Igor F.
通讯作者：
Herbut, Igor F.