多带超导体物理性质的理论研究

In the present proposal, we will study theoretically the physics of multiband superconductivity. Especially we will concentrate on the physical properties of iron-based materials, multi-layered cuprates, and spin-orbital coupled superconductors. Some insightful hints will be provided to clarify the character and physics of multiband superconductivity. We also wish that we could provide some definitive insights and predict some important results which may be detected by later experiments. The present proposal is quite useful and promising for exploring rich but non-trivial physics in multiband superconductivity. The principal investigator (PI) has been working on the theory for superconductivity in the past decade and has published more than twenty papers. Recently, supported by the foundation of NSFC for young scholar, we studied theoretically the spin excitations, impurity effect, vortex physics, and disordered effect of iron pnictides. The physical properties of other relevant unconventional superconductors are also investigated. The relevant results have been published in several famous journals, among which including one paper published in Physical review letters (with the PI being the sole author), four papers published in Physical Review B, and three papers published in other SCI journals.

本项目旨在研究多带超导体的理论，研究对象包括铁基超导体，多层铜氧化合物，以及强自旋轨道耦合超导系统的物理性质。我们计划深入探讨各类多带系统的超导机理以及其他重要的物理性质，并进一步对相关实验结果进行预测，预期本项目的执行有助于探测多带超导体中丰富的物理内涵。项目申请者近十年来一直从事超导电性相关的理论研究，已发表20余篇论文。最近，在自然科学基金青年科学基金资助下，我们理论研究了铁砷超导材料的自旋激发，杂质效应，涡旋态性质，和无序效应，对相关的其他的非常规材料也做了理论探索，青年科学基金资助下的相关成果发表在一些本专业的著名期刊，其中包含一篇论文发表在Physical Review Letters (项目申请者为独立作者), 四篇论文发表在Physical Review B, 和三篇论文发表在其他的SCI期刊。

本项目主要是针对多带超导体物理性质的理论研究，我们在以下三个方面开展了相关的研究工作：（1）以铁基超导体为代表的多轨道超导材料的物理性质研究（2）多带铜氧化合物的物理性质研究（3）拓扑超导体的物理性质以及马约拉那束缚态的实现以及探测。在第一部分，我们通过准粒子衍射谱研究了BiS2类型超导体和Sr2IrO4超导体的配对对称性，研究了单层FeSe超导材料的自旋涨落和杂质效应，以上研究为探索非常规超导体的物理性质以及配对机理提供参考和理论依据；在第二部分，我们考虑超导序和自旋密度波序或者反铁磁序共存，因此，必须用多带的模型来描述铜氧化合物，通过理论计算，给实验上发现的铜氧化合物中沿着布里渊区对角线方向的“节点能隙”一种可能的理论解释，并研究了电子型掺杂超导体的杂质效应，建议可以通过杂质效应来判断电子型掺杂超导体的相图；在第三部分，我们研究了拓扑超导体中的拓扑相变和相图，并提出了若干种实现马约拉那费米子的方法，同时建议可以通过操控点杂质势的方法来实现马约拉那费米子的交换。在本项目的资助下，相关研究成果发表在Physical Review B等期刊，共计发表论文15篇。