过渡金属二硫族化合物中的超导电性

The single sheets of layered transition metal dichalcogenides (TMDs) have gain increasing attention after graphene. The semiconducting TMDs have excellent practical application prospects in electronics, photoelectronics and valleyelectronics due to the unique properties. And TMDs also have some other exotic properties, such as charge density wave, giant magnetoresistance effect. Recently, superconductivity has been found in various TMDs through doping or pressure, this will extend the application prospects of TMDs. However, their have a few studies of mechanism and pairing-symmetry of superconductivity in those TMDs now, it is necessary to theoretically study the mechanism and properties of superconductivity in TMDs. Starting with microscopic lattice models and using random phase approximation, functional renormalization group, Monte Carlo, and Green’s functions methods, this project is going to study the pairing mechanism, symmetry and properties in TMDs. The studies include: (1) pairing mechanism and symmetry in several typical materials of TMDs; (2) the evolution of pairing with the change of some parameters of TMDs; (3) physical properties in the superconducting state, include conventional properties, such as quasi-particle scattering, spin susceptibility, specific heat, and possible topological properties.

层状的过渡金属二硫族化合物(TMDs) 是继石墨烯之后，受到广泛关注的一大类材料，在半导体的TMDs中，由于独特的性质，其在电子学，光电子学，valleyelectronics等方面具有优异的应用前景。另外TMDs还具有很多其它奇异的性质，如电荷密度波，巨磁阻效应等。通过掺杂、加压等方式，人们在多种TMDs材料中观测到了超导电性，使得TMDs具有更丰富的物理及更广阔的应用前景。然而，目前对于其超导配对机制和配对对称性的研究还很不足，因此有必要从理论上研究其超导的起源和性质。本项目拟从微观晶格模型出发，采用无规相近似、泛函重整化群、蒙特卡洛、格林函数等方法，研究TMDs中超导的机制，配对对称性以及性质，包括：（1）几种特征材料中的超导机制与配对对称性；（2）其超导配对随着材料参数变化的演化行为；（3）超导态的物性，包括准粒子相干谱、自旋磁化率、比热等常规物性，以及可能的奇异拓扑性质。

关联电子体系与非常规超导体的超导电性一直以来都是凝聚态物理理论研究的难点和重点。本课题立足于层状的过渡金属二硫族化合物超导体超导电性的研究，并拓展到相关超导材料超导电性的研究。主要研究内容包括多种超导材料的超导电性，包括超导态的配对对称性，比热、热导率、自旋晶格弛豫率、超流密度等超导态物性，以及加压、掺杂等条件下的超导电性及其演变行为。取得的主要成果有：1、研究了Sr2RuO4的超导电性，发现其为手征p波配对，同时自旋轨道耦合效应使得其能隙函数形成近节点，解释了不同实验上观测到的手征p波配对，和具有节点的类d波配对之间的矛盾。2、研究了LaOCrAs在掺杂下的可能的超导电性，发现通过调节电子掺杂浓度，LaOCrAs可以形成d波和s波两类超导态，并且在过渡区还可能形成时间反演破缺的s+id超导态。3、研究了双轴加压下Sr2RuO4的超导电性的变化，得到了Sr2RuO4随压力变化的相图。4、研究了电子掺杂下双层BiH在范霍夫点附近的超导电性，发现了手征p波配对，得到了其相图，并计算了其超导态的拓扑性质。5、研究了铜氧化物超导体中的赝能隙问题，我们发现Umklapp散射是形成赝能隙及费米弧的关键。同时还研究了BC3，FeS，FeSe0.5Te0.5等材料中的超导电性。