The Crossover from Ordinary to Higher-Order van Hove Singularity in a Honeycomb System: A Parquet Renormalization Group Analysis
Abstract: We investigate the crossover from an ordinary van Hove singularity (OVHS) to a higher order van Hove singularity (HOVHS) in a model applicable to Bernal bilayer graphene and rhombohedral trilayer graphene in a displacement field. At small doping, these systems possess three spin-degenerate Fermi pockets near each Dirac point $K$ and $K'$; at larger doping, the three pockets merge into a single one. The transition is of Lifshitz type and includes van Hove singularities. Depending on system parameters, there are either 3 separate OVHS or a single HOVHS. We model this behavior by a one-parameter dispersion relation, which interpolates between OVHS and HOVHS. In each case, the diverging density of states triggers various electronic orders (superconductivity, pair density wave, valley polarization, ferromagnetism, spin and charge density wave). We apply the parquet renormalization group (pRG) technique and analyze how the ordering tendencies evolve between OVHS and HOVHS. We report rich system behavior caused by disappearance/reemergence and pair production/annihilation of the fixed points of the pRG flow.
- R. M. Fernandes and A. V. Chubukov, Reports on Progress in Physics 80, 014503 (2016).
- C. M. Varma, Rev. Mod. Phys. 92, 031001 (2020).
- S. Jiang, D. J. Scalapino, and S. R. White, Proceedings of the National Academy of Sciences 118, e2109978118 (2021), https://www.pnas.org/doi/pdf/10.1073/pnas.2109978118 .
- A. V. Chubukov, D. V. Efremov, and I. Eremin, Phys. Rev. B 78, 134512 (2008).
- A. V. Chubukov, M. Khodas, and R. M. Fernandes, Phys. Rev. X 6, 041045 (2016).
- M. A. Metlitski and S. Sachdev, Phys. Rev. B 82, 075128 (2010a).
- M. A. Metlitski and S. Sachdev, New Journal of Physics 12, 105007 (2010b).
- S. Sachdev, M. A. Metlitski, and M. Punk, Journal of Physics: Condensed Matter 24, 294205 (2012).
- Y. Wang and A. Chubukov, Phys. Rev. B 90, 035149 (2014).
- I. DZYALOSHINSKII, ZHURNAL EKSPERIMENTALNOI I TEORETICHESKOI FIZIKI 93, 1487 (1987).
- H. J. Schulz, Europhysics Letters 4, 609 (1987).
- A. Chubukov, Physica C: Superconductivity 469, 640 (2009), superconductivity in Iron-Pnictides.
- R. Shankar, Rev. Mod. Phys. 66, 129 (1994).
- K. L. Hur and T. Maurice Rice, Annals of Physics 324, 1452 (2009), july 2009 Special Issue.
- N. Furukawa, T. M. Rice, and M. Salmhofer, Phys. Rev. Lett. 81, 3195 (1998).
- R. Nandkishore, L. S. Levitov, and A. V. Chubukov, Nature Physics 8, 158 (2012).
- F. Yang, F. Wang, and D.-H. Lee, Phys. Rev. B 88, 100504 (2013).
- H. Isobe, N. F. Q. Yuan, and L. Fu, Phys. Rev. X 8, 041041 (2018).
- Y. Sherkunov and J. J. Betouras, Phys. Rev. B 98, 205151 (2018).
- Y.-Z. You and A. Vishwanath, Phys. Rev. B 105, 134524 (2022).
- R. Nandkishore, R. Thomale, and A. V. Chubukov, Phys. Rev. B 89, 144501 (2014).
- L. Van Hove, Phys. Rev. 89, 1189 (1953).
- A. Shtyk, G. Goldstein, and C. Chamon, Phys. Rev. B 95, 035137 (2017).
- N. F. Q. Yuan, H. Isobe, and L. Fu, Nature Communications 10, 5769 (2019).
- H. Isobe and L. Fu, Phys. Rev. Res. 1, 033206 (2019).
- H. Pan, F. Wu, and S. Das Sarma, Phys. Rev. Res. 2, 033087 (2020).
- A. L. Szabó and B. Roy, Phys. Rev. B 105, L201107 (2022).
- Z. Dong, A. V. Chubukov, and L. Levitov, Phys. Rev. B 107, 174512 (2023a).
- Z. Dong, L. Levitov, and A. V. Chubukov, Phys. Rev. B 108, 134503 (2023b).
- J. M. Murray and O. Vafek, Phys. Rev. B 89, 201110 (2014).
- D. V. Chichinadze, L. Classen, and A. V. Chubukov, Phys. Rev. B 102, 125120 (2020).
Paper Prompts
Sign up for free to create and run prompts on this paper using GPT-5.
Top Community Prompts
Collections
Sign up for free to add this paper to one or more collections.