含马约拉纳束缚态的纳米线 SNS 结中的安德烈夫谱与超电流

具有 Rashba 自旋轨道耦合的超导-半导体杂化纳米线可以说正成为在人工拓扑超导体中搜寻马约拉纳束缚态（MBSs）的主要平台。我们对由强 Rashba 自旋轨道耦合纳米线构成的短和长超导体-正常-超导体结中的低能安德烈夫谱与超电流进行了系统的数值研究，其中外加塞曼场垂直于自旋轨道轴。特别地，我们研究了安德烈夫束缚态从平庸相到拓扑相的详细演化及其与 MBSs 出现的关系。由于有限长度，系统容纳四个 MBSs，两个在结的内部，两个在外部。它们杂化并在超导相位差 $\phi=\pi$ 处产生有限的能隙分裂，这一清晰可见的效应可追溯到能谱随塞曼场的演化：从具有安德烈夫束缚态的平庸相到具有 MBSs 的拓扑相。类似地，我们对短结和长结从平庸相到拓扑相的超电流进行了详细研究。由安德烈夫谱计算的超电流在平庸相和拓扑相中均为 $2\pi$ 周期。在后者中，当能隙分裂可忽略时，它在相位差 $\pi$ 处呈现出清晰的锯齿状轮廓，表明电流-相位曲线对超导区域长度有很强的依赖性。还讨论了温度、标量无序和法向透射率降低对超电流的影响。此外，我们辨识了 MBSs 的单独贡献。在短结中 MBSs 决定电流-相位曲线，而在长结中能隙之上的谱（准连续谱）引入了重要贡献。