具有s波配对与自旋轨道耦合的极化二维费米超流体边界处的Andreev束缚态
量子气体
2023-05-17 v2 超导电性
摘要
在受s波配对、自旋轨道耦合及足够大塞曼分裂作用的二维费米超流体中，预期会形成以涌现手性p波配对势为特征的拓扑超流体相。Andreev束缚态出现在相边界处，包括由体-边界对应原理保证存在的Majorana零模。本文利用自旋分辨的Bogoliubov-deGennes平均场形式，并假设小自旋轨道耦合，研究了阶跃状界面处这些亚隙能束缚态的物理性质。扩展近期基于Feshbach分区的自旋投影技术[SciPost Phys. 5, 016 (2018)]并结合Andreev近似，我们得到了束缚态能量及其波函数多数与少数自旋分量的极简解析表达式。除真空边界处遇到多数自旋Majorana激发外，我们还考虑了拓扑相与可因该系统预测的一级拓扑相变而在共存情景中出现非拓扑超流体相之间的边界。在此超流体-超流体界面，我们发现由少数自旋 sector 承载的局域手性Majorana模。我们的理论进一步预测了类似于同手性p波超流体间Josephson结中发现的多数自旋亚隙能束缚态。它们的存在仅在其谱重叠的小能量范围内通过少数与多数自旋 sector 的耦合影响Majorana模。我们的结果可为旨在实现与表征非常规Majorana准粒子的实验工作提供参考。
引用
@article{arxiv.2209.08766,
title = {Andreev bound states at boundaries of polarized 2D Fermi superfluids with s-wave pairing and spin-orbit coupling},
author = {Kadin Thompson and Joachim Brand and Ulrich Zülicke},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.08766},
year = {2023}
}
备注
40 pages, 5 figures. Submission to SciPost. v2: minor revisions to improve presentation of the abstract and extend discussion in the conclusions section