P 波约瑟夫森结中磁电可调的安德烈夫束缚态谱与自旋极化

我们展示了如何利用超导序参量的边界驱动重构来操控拓扑约瑟夫森结中出现的零能马约拉纳束缚态（MBS）。我们关注两个 p 波超导体的界面，其由自旋矢量序参量 $\bf{d}$ 描述。除了 $\bf{d}$ 对外塞曼/交换场的敏感性外，我们在此表明，整个结中 $\bf{d}$ 的取向可通过电学门控弱连接来控制。这一调控方式的显著局域特性是序参量边缘重构的表现，每当每个超导体中不同的 $\bf{d}$ 矢量构型相互竞争且能量相近时就会发生。因此，跨越结的自旋相关超导相位差可从 $0$ 切换到 $\pi$。此外，在每个超导体出现多个边缘 MBS 的 regime 中，安德烈夫束缚态（ABS）谱可通过在界面施加电荷或自旋相位差而扭转，并产生丰富多样的非标准 ABS 色散。有趣的是，尽管具有 $2\pi$ 周期特性，其中一些色散显示出受费米子宇称保护能带交叉。当考虑此类一维结的网络时，这些交叉进一步解锁了合成空间中非平凡拓扑的可能性。最后，界面 MBS 在结附近诱导出独特的电子自旋极化，其具有特征空间模式，允许使用自旋极化扫描隧道显微镜探测 MBS。这些发现揭示了 ABS 工程机制的新途径，并挑选出与 MBS 实验探测和操控相关的特征信号。