外延拓扑绝缘体/铁硫族化物异质结构中的狄拉克费米子辅助界面超导
介观与纳米尺度物理
2023-11-07 v1 材料科学
超导电性
摘要
过去十年中，实现拓扑超导（TSC）的可能性引发了极大关注，主要因其激发态（Majorana 零模）在容错拓扑量子计算机中的潜在应用[1,2]。TSC 可在拓扑序与超导序共存的电子系统中产生[3]，这推动了对候选材料平台持续的探索。在此，我们利用分子束外延（MBE）合成异质结构，当非超导反铁磁体（FeTe）与拓扑绝缘体（TI）（Bi, Sb）2Te3 界面接触时，出现涌现的界面超导，其中化学势可通过改变 Bi/Sb 比例调节。通过进行真空内角分辨光电子能谱（ARPES）与出真空电输运测量，我们发现当化学势接近狄拉克点时，超导转变温度与上临界磁场均受抑制。该观察表明界面超导与 TI 层的狄拉克电子之间存在直接关联。我们提供证据表明，所观测到的界面超导及其化学势依赖性，源于狄拉克表面态介导的 Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida 型铁磁耦合与在 FeTe 层中产生双共线反铁磁序的反铁磁交换耦合之间的竞争。在 (Bi,Sb)2Te3/FeTe 异质结构中的狄拉克费米子辅助界面超导，为在混合器件中探测 TSC 与 Majorana 物理提供了新途径，并可能构成拓扑量子计算的替代平台。
引用
@article{arxiv.2310.09190,
title = {Dirac-Fermion-Assisted Interfacial Superconductivity in Epitaxial Topological Insulator/Iron Chalcogenide Heterostructures},
author = {Hemian Yi and Lun-Hui Hu and Yi-Fan Zhao and Ling-Jie Zhou and Zi-Jie Yan and Ruoxi Zhang and Wei Yuan and Zihao Wang and Ke Wang and Danielle Reifsnyder Hickey and Anthony R. Richardella and John Singleton and Laurel E. Winter and Xianxin Wu and Moses H. W. Chan and Nitin Samarth and Chao-Xing Liu and Cui-Zu Chang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.09190},
year = {2023}
}
备注
32 pages and 4 figures. Accepted by Nature Communications