Broken translational symmetry at edges of high-temperature superconductors.
Broken translational symmetry at edges of high-temperature superconductors.
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DOI：
10.1038/s41467-018-04531-y
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发表时间：
2018-06-06
影响因子：
16.6
通讯作者：
Löfwander T
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Holmvall P;Vorontsov AB;Fogelström M;Löfwander T
量子材料边缘的零能态平坦带具有拓扑起源。然而，他们的存在在能量上是不利的。如果有一种机制将能带转移到有限能量，就会发生相变。本文研究了具有中隙安德烈夫表面态平坦带的高温超导体。在大约五分之一超导转变温度的二阶相变中，沿边缘的时间反转对称性和连续平移对称性被自发破坏。在外磁场中，只有平移对称被打破。我们将序参量定义为超流体动量ps，它形成了一个包含边源和边汇缺陷的平面矢量场。向量场的临界点满足广义poincar<s:1> - hopf定理，该定理将poincar<s:1>指标的和与系统的欧拉特征联系起来。零能平带表示拓扑起源，但它们的存在通常在能量上是不利的。在这里，Holmvall等人提出了一个有序参数来量化与具有这种平坦带的高温超导体的奇异拓扑特性相关的相变。
Flat bands of zero-energy states at the edges of quantum materials have a topological origin. However, their presence is energetically unfavorable. If there is a mechanism to shift the band to finite energies, a phase transition can occur. Here we study high-temperature superconductors hosting flat bands of midgap Andreev surface states. In a second-order phase transition at roughly a fifth of the superconducting transition temperature, time-reversal symmetry and continuous translational symmetry along the edge are spontaneously broken. In an external magnetic field, only translational symmetry is broken. We identify the order parameter as the superfluid momentum ps, that forms a planar vector field with defects, including edge sources and sinks. The critical points of the vector field satisfy a generalized Poincaré-Hopf theorem, relating the sum of Poincaré indices to the Euler characteristic of the system. Zero-energy flat bands indicate topological origin but their presence is usually energetically unfavorable. Here, Holmvall et al. propose an order parameter to quantify a phase transition associated with exotic topological properties in high-temperature superconductors hosting such flat bands.
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