文 献 综 述
摘要：拓扑超导体是边缘态具有马约拉纳束缚态的新型量子体系，因其可承载“神秘”的马约拉纳费米子成为科学界尤其是凝聚态物理学界最受关注的前沿焦点之一。铁基超导体和拓扑量子材料是近年来凝聚态物理两个重要的前沿研究方向，铁基超导体中是否能衍生出非平庸的拓扑现象是一个非常有意义的问题。本文简要介绍了铁基超导体的发展历程、拓扑超导体、马约拉纳费米子及自旋轨道效应引起的手性超导，展望了该领域的发展前景。
关键词：拓扑超导态 超导电性 拓扑态 第一性原理
1 引言
2008年，日本科学家首次合成出超导转变温度达到26K的LaO1minus;xFxFeAs铁基超导材料[1]，这一突破性发现标志着铁基超导材料研究的开端。从新材料合成的角度回顾十年来铁基超导研究的历程，主要分为三个阶段: 1、以LaO1minus;xFxFeAs为代表的铁砷超导系，主要特点是布里渊区点和M点分别存在空穴型和电子型的费米面，这一特征是早期基于费米面嵌套的超导理论的基础；2、2010 年中国科学院物理研究所的陈小龙研究组[2] 首次合成了超导转变温度为30 K的KxFe2Se2铁硒超导材料，与铁砷超导相比，其主要特点是布里渊区点处的空穴型费米面消失了，只在M点存在电子型的费米面，这一新的材料体系对早期的铁基超导理论提出了巨大挑战，导致了完全不同的铁基超导理论；3、 2012年清华大学薛其坤教授研究组[3]首次通过分子束外延法在SrTiO3衬底上生长出单层的FeSe薄膜，实验得到了超导转变温度高达65K的超导态，这是实验上首次制备出的界面高温超导体系。铁基高温超导体的发现以及随后单层FeSe/SrTiO3（STO）界面高温超导体的发现打破了铜氧化物在高温超导材料中的垄断地位，为高温超导机理研究注入新的活力，掀起了高温超导研究的第二次热潮。单层FeSe/STO界面高温超导体系的结构相对简单，它的发现不仅为高温超导机理研究提供了全新的思路，而且为发现新型超导材料开辟了一个崭新的途径。目前，高温超导研究已经进入了发现新型高温超导材料与澄清高温超导微观机理的关键阶段[4]。
2 拓扑超导态的研究进展
2.1拓扑超导体简介
固体材料中最有趣的两种量子现象分别是超导态和拓扑态。自2005年量子自旋霍尔效应和拓扑绝缘体首次在理论上预测并实验实现以来[5-11]， 拓扑量子材料迅速成为凝聚态物理研究的焦点，其中拓扑能带理论描述的电子材料由于其真实材料体系的丰富性和相关理论的完备性而成为拓扑量子材料的研究重点。
那么，什么是拓扑呢？拓扑是一个很深奥的数学概念，但是简单的来说，拓扑性指的是几何图形或空间在连续改变形状后还能保持不变的一些性质，它只考虑物体间的位置关系而不考虑它们的形状和大小。超导的概念应该就不用介绍了，它指的是某一温度下电阻为零的导体。这两种态的纠缠，拓扑超导态，将产生更奇异的量子现象。
拓扑超导态是物质的一种新状态，有别于传统的超导体，拓扑超导体的表面存在厚度约1纳米的受拓扑保护的无能隙的金属态，内部则是超导体。如果把一个拓扑超导体一分为二，新的表面又自然出现一层厚度约1纳米的受拓扑保护的金属态。这种奇特的拓扑性质使得拓扑超导体被认为是永远不会出错的量子计算机的理想材料。
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