13C纳米管中的反铁磁核自旋螺旋与拓扑超导
介观与纳米尺度物理
2015-12-23 v2
摘要
我们研究了在相互作用的13C碳纳米管中，由局域核自旋与传导电子之间的超精细耦合产生的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY)相互作用。利用Luttinger液体理论，我们证明RKKY相互作用依赖于子晶格，这与非相互作用碳纳米管中的自旋磁化率计算一致，并在有限尺寸系统中导致反铁磁核自旋螺旋。由于有序核自旋通过Overhauser场提供的正反馈强烈增强，转变温度可达数十毫开尔文。与GaAs纳米线类似，螺旋核自旋序的形成使一半传导电子产生能隙，因此在输运实验中可观测到电导减半。核自旋螺旋在电子子系统中导致一种结合自旋与电荷自由度的密度波，产生合成自旋-轨道相互作用，从而诱导非平庸拓扑相。因此，在邻近诱导超导存在的情况下，无需精细调节化学势，即可在该系统中实现具有Majorana费米子束缚态的拓扑超导。我们给出了作为系统参数函数的相图，包括配对能隙、核自旋螺旋能隙以及垂直于螺旋平面的Zeeman场。
引用
@article{arxiv.1509.01685,
title = {Antiferromagnetic nuclear spin helix and topological superconductivity in $^{13}$C nanotubes},
author = {Chen-Hsuan Hsu and Peter Stano and Jelena Klinovaja and Daniel Loss},
journal= {arXiv preprint arXiv:1509.01685},
year = {2015}
}
备注
22 pages, 10 figures, revised version accepted for publication in Phys. Rev. B