量子自旋霍尔边缘诱导的超导电性

拓扑绝缘体是一种新发现的物质相，其特征为具有能隙的体相被新颖的导电边界态所包围。自理论发现以来，这些材料激发了人们研究其性质和能力的强烈努力。此项活动最引人注目的成果之一是提出了在拓扑绝缘体表面构建新型超导体的方案。这些拓扑超导体能够支持局域化的 Majorana 费米子，这种粒子的编织特性已被提议作为容错量子计算机的基础。尽管有明确的理论动机，但拓扑超导性的确凿实现仍然是一个突出的实验目标。在此，我们展示了在二维 HgTe/HgCdTe 量子阱中诱导超导电性的测量结果，当阱宽超过$d_{C}=6.3$ nm 时，该材料会成为量子自旋霍尔绝缘体。在宽度为 7.5 nm 的量子阱中，我们发现随着体载流子密度的耗尽，超电流被限制在一维样品边缘。然而，当阱宽减小到 4.5 nm 时，边缘超电流无法与体超电流区分开来。这些结果为量子自旋霍尔效应的螺旋边缘中诱导了超导电性提供了证据，这是展示一维拓扑超导电性的一步。我们的结果还直接测量了这些边缘通道的宽度，范围从 180 nm 到 408 nm。