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Pair density wave facilitated by Bloch quantum geometry in nearly flat band multiorbital superconductors

Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2023年第8期66卷 108-114页

作者： Weipeng Chen Wen Huang Shenzhen Institute for Quantum Science and Engineering Southern University of Science and TechnologyShenzhen 518055China International Quantum Academy Shenzhen 518048China Guangdong Provincial Key Laboratory of Quantum Science and Engineering Southern University of Science and TechnologyShenzhen 518055China

Bloch electrons in multiorbital systems carry quantum geometric information characteristic of their wavevector-dependent interorbital *** geometric nature impacts electromagnetic responses,and this effect carries over to the superconducting state,which receives a geometric contribution to the superfluid *** this paper,we show that this contribution could become negative under certain appropriate *** may facilitate the stabilization of Cooper pairings with real space phase modulation,i.e.,the pair density wave order,as we demonstrate through two-orbital model Bogoliubov de-Gennes mean-field *** quantum geometric effect therefore constitutes an intrinsic mechanism for the formation of such a novel phase of matter in the absence of external magnetic field.

关键词： superconductivity quantum geometry pair density wave superfluid weight fflo

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拓扑绝缘体Bi2Te3的低温输运研究

拓扑绝缘体Bi2Te3的低温输运研究

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作者：王翔中国科学院大学(中国科学院物理研究所)

学位级别：硕士

量子霍尔效应打开了凝聚态拓扑领域的大门,陈数的引入与Haldane模型的提出使人们开始发掘物理中拓扑的含义,随着理解的进一步深入,更加常规的拓扑材料被提出并发现,受时间反演对称性保护的拓扑绝缘体受到人们深入的研究,随后更多的拓扑... 详细信息

量子霍尔效应打开了凝聚态拓扑领域的大门,陈数的引入与Haldane模型的提出使人们开始发掘物理中拓扑的含义,随着理解的进一步深入,更加常规的拓扑材料被提出并发现,受时间反演对称性保护的拓扑绝缘体受到人们深入的研究,随后更多的拓扑分类被提出,凝聚态中的拓扑学分支正发展的越来越广泛。拓扑边缘态拥有奇特的性质,人们在此基础上提出构造Majorana零能模的方案,由于后者的非阿贝尔统计规则,可以用来构造拓扑量子比特,这成为了近十年来物理学中的研究热门。一维体系的Kitaev模型具有深刻的启发作用,以此衍生了在强自旋轨道耦合纳米线中构造Majorana零能模的方案。Fu与Kane提出的三维拓扑绝缘体表面超导邻近实现类p波超导,进一步构造约瑟夫森结,通过调控超导电极相位可以构造出Majorana零能模,是非常重要的方案,它具有易于调控与拓展的优越性,基于这一方案我进行了下面的研究工作。第一部分研究了超导电极与三维拓扑绝缘体的超导邻近现象。Fu-Kane模型中,实现Majorana零能模的前提是在拓扑绝缘体表面有效地邻近出超导态,邻近超导态的性质进一步决定了Majorana零能模的构建,因此了解其中的物理过程是十分必要的。我通过输运测量发现常用体系Al/Ti/BiTe中表现出两种非常规的超导行为:随磁场增大的超导临界电流与增强的临界磁场。我利用VSM、TEM以及EDX等手段发现Ti与BiTe会产生磁性物质,这会导致超导临界电流随磁场先增大后减小。为何会出现增强的临界磁场还需要进一步的研究。第二部分研究了利用反常相位调控约瑟夫森结来实现Majorana零能模。如何调控约瑟夫森结的相位是一个关键问题,我首次将自旋轨道耦合与塞曼场导致的反常相位用于构筑Majorana零能模。设计“直角结”用于独立调控一半结区的相位,通过数值模拟得到了一半结区相位为π、一半为0的干涉图案,并且与实验数据符合的很好,说明其中一半结区的相位已被调制到π,为下一步在拐角处寻找Majorana零能模奠定了基础。我还通过微波测量,发现了直角结的半整数Shapiro Steps,可能来源于0-π结共存或前倾的电流相位关系。第三部分研究了拓扑绝缘体SQUID中的非零动量库伯对(fflo)现象。由于拓扑绝缘体表面态独特的性质,在受到超导邻近后,容易出现非常规的超导配对,除了类p波超导,还有可能出现净动量非零的fflo超导。我在输运测量中发现了超导序参量延两个方向振荡的证据,而且与模拟图像较为相符,证明了fflo超导态的存在。以上三个工作进一步探索了Fu-Kane模型的实现方案,加深了对拓扑绝缘体超导邻近的理解,为构建拓扑量子比特奠定了基础。

关键词：拓扑绝缘体超导邻近 Majorana零能模反常相位 fflo

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一维超晶格中超冷费米气体的量子相变

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山西大学学报(自然科学版) 2015年第1期38卷 111-114页

作者：张旭华梁军军山西大学理论物理研究所

用密度重整化群(DMRG)方法研究一维超晶格中超冷吸引相互作用费米气体的量子相变。研究发现:在引入超晶格势后,fflo态的范围被缩小,同时BCS态的范围被扩大;在填充率为1时,前述效应最为明显。研究还发现随着超晶格势(D)作用的不断增强,... 详细信息

用密度重整化群(DMRG)方法研究一维超晶格中超冷吸引相互作用费米气体的量子相变。研究发现:在引入超晶格势后,fflo态的范围被缩小,同时BCS态的范围被扩大;在填充率为1时,前述效应最为明显。研究还发现随着超晶格势(D)作用的不断增强,必须加大Zeeman场的强度才能破坏简并引起极化,从而产生fflo态。

关键词： Fermi-Hubbard模型密度重整化群 fflo BCS Zeeman场

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一维光学晶格中自旋轨道耦合的超冷费米气体

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山西大学学报(自然科学版) 2014年第1期37卷 82-85页

作者：周晓凡韩虹梁军军山西大学理论物理研究所

利用密度重整化群方法研究了自旋轨道耦合与Zeeman场同时存在时一维光学晶格中超冷费米气体的相变。研究发现,当只考虑Zeeman场时,Zeeman场的引入会使系统原有的超流态发生极化,而原有的绝缘态却不会发生极化。当只考虑自旋轨道耦合时,... 详细信息

利用密度重整化群方法研究了自旋轨道耦合与Zeeman场同时存在时一维光学晶格中超冷费米气体的相变。研究发现,当只考虑Zeeman场时,Zeeman场的引入会使系统原有的超流态发生极化,而原有的绝缘态却不会发生极化。当只考虑自旋轨道耦合时,自旋轨道耦合的引入会使系统原有的绝缘态发生相变,使绝缘态变为超流态,而原有的超流态却不会发生相变。当两者同时存在时,自旋轨道耦合会压缩fflo态并扩张超流态,而且会改变极化率。

关键词： Fermi-Hubbard模型密度重整化群 fflo 自旋轨道耦合 Zeeman场

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