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InP/GaSb 核壳纳米线:一种强自旋轨道耦合的空穴基平台,用于全壳混合器件

介观与纳米尺度物理 2025-02-26 v3

摘要

全壳混合纳米线(NW)是由包覆半导体(SM)核心的超导体壳层构成的结构,已引起广泛关注,以寻找马约拉纳零模(MZM)。然而,预测的 Rashba 自旋轨道耦合(SOC)在SM中过小,难以实现显著的拓扑小能隙。此外,SM波函数会在纳米线的截面上传播,通常导致与MZM共存的平凡次能隙状态背景。为克服这两个问题,我们探索了利用核壳空穴带纳米线作为全壳混合器件的SM部分的优势,采用绝缘核和活跃SM壳层。具体而言,我们考虑InP/GaSb核壳纳米线,这些纳米线允许利用III-V 合金SM价带的独特特性。我们证明,它们表现出一种来自SM活跃壳层的固有自旋轨道耦合,以及纳米结构的约束效应,主要取决于SM参数和几何参数。换言之,SOC是内在的,不依赖于非可调的红外电场,这些电场在全壳混合器件几何结构中不可调。结果表明,核壳SM空穴带纳米线是探索全壳混合器件中马约拉纳物理的有前景的候选材料,解决了该领域的多个挑战。

关键词

引用

@article{arxiv.2405.07651,
  title  = {InP/GaSb core-shell nanowires: a novel hole-based platform with strong spin-orbit coupling for full-shell hybrid devices},
  author = {Andrea Vezzosi and Carlos Payá and Paweł Wójcik and Andrea Bertoni and Guido Goldoni and Elsa Prada and Samuel D. Escribano},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2405.07651},
  year   = {2025}
}

备注

32 pages, 4 figures; Resubmission to SciPost with minor changes