具有奇数个费米面的普适一维超导体中恒存的马约拉纳束缚态
超导电性
2021-10-27 v2
摘要
具有奇数个费米面的一维准超导体，预期在其与绝缘体（后者可以是实际的绝缘体材料或真空，对于终止的样品而言）的边界处，在费米能级上展现非简并的马约拉纳束缚态。此前对该性质的显式理论证明是针对体哈密顿量以及（最为关键的）边界的特定微观模型给出的。在本工作中，我们利用基于对称性的低能连续模型与一般边界条件的形式体系，从理论上证明该性质对整个系统类均成立。我们推导了仅受电荷共轭对称性 （类型为 ）及少数极小假设约束的 Bogoliubov-de Gennes 低能哈密顿量的普遍形式。关键地，我们还推导了描述与绝缘体边界的最一般边界条件形式，其仅受概率流守恒基本原理与 对称性约束。此类{\em 正常反射}边界条件不包含电子与空穴间的散射。我们发现，对于奇数个费米面，只要体处于有隙超导态，无论体哈密顿量与边界条件的参数为何，马约拉纳束缚态总是存在。重要的是，我们的普遍模型包含了可能的{\em 费米点失配}，即两个费米点不处于严格相反的动量处，这不利于超导。我们发现费米点失配对马约拉纳束缚态没有直接的破坏作用，换言之，一旦体隙打开，束缚态总是存在。
引用
@article{arxiv.2009.08557,
title = {Ever-present Majorana bound state in a generic one-dimensional superconductor with odd number of Fermi surfaces},
author = {Maxim Kharitonov and Ewelina M. Hankiewicz and Björn Trauzettel and F. Sebastian Bergeret},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.08557},
year = {2021}
}
备注
v2: identical to the published version. 20 pages, 8 figures. The result has been generalized to an arbitrary odd number of Fermi surfaces. Sec. VI added, abstract and introduction updated