增强且可调控的铅-InSb 混合器件中的诱导超导间隙与有效 Landé 因子
介观与纳米尺度物理
2025-06-05 v1 超导电性
量子物理
摘要
具有强自旋轨道耦合 (SOC) 的常规超导体 (SC) 与半导体 (SM) 纳米线混合体系，代表了实现拓扑超导性和马约拉纳零模 (MZMs) 面向拓扑量子计算的有前景的平台。尽管铝 (Al) 基混合纳米线器件已被广泛利用，但其受限的超导间隙、固有的弱 SOC 以及较小的 Landé 因子可能阻碍未来的实验进步。相比之下，我们展示了铅 (Pb) 基混合量子器件表现出惊人的大且坚硬的近端诱导超导间隙，仅仅是 Al 的十倍。通过利用电动势门控调节波函数分布和 SC-SM 界面耦合，该间隙可在保持硬度的同时，连续调节从其最大值（约 1.4 meV，匹配 Pb 的体间隙）调至接近零。此外，磁场依赖性测量揭示了间隙结构的径向演化，具有反穿越特征，表明存在强 SOC 以及最高可达 76 的巨大的有效 g 因子。这些发现凸显了 Pb 基混合系统的优越功能，显著推进了实现和稳定化 MZMs 以及进一步可扩展的拓扑量子架构的潜力。
引用
@article{arxiv.2506.03563,
title = {Enhanced and modulable induced superconducting gap and effective Land\'e g-factor in Pb-InSb hybrid devices},
author = {Guoan Li and Xiaofan Shi and Ziwei Dou and Guang Yang and Jiayu Shi and Marco Rossi and Ghada Badawy and Yuxiao Song and Ruixuan Zhang and Yupeng Li and Zhiyuan Zhang and Anqi Wang and Xingchen Guo and Xiao Deng and Bingbing Tong and Peiling Li and Zhaozheng Lyu and Guangtong Liu and Fanming Qu and Erik P. A. M. Bakkers and Michał P. Nowak and Paweł Wójcik and Li Lu and Jie Shen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.03563},
year = {2025}
}