栅极定义锗空穴纳米线中的马约拉纳零模

我们从理论上研究了平面 Ge 空穴气中的栅极定义一维通道，将其作为非阿贝尔马约拉纳零模的潜在平台。我们通过向三维 Luttinger-Kohn 哈密顿量添加适当的约束势来建模 Ge 通道中的价带空穴，并额外考虑平行于通道施加的磁场、面外电场，以及母量子阱中压缩应变的影响。假设 Ge 通道由 $s$ 波超导体（例如 Al）邻近诱导超导，我们计算了不同通道几何结构下的拓扑相图，表明足够窄的 Ge 空穴通道确实可进入具有通道末端马约拉纳零模的拓扑超导相。我们估算了拓扑能隙的大小及其对通道宽度、应变以及所施加面外电场等多种系统参数的依赖关系，从而能够批判性地讨论 Ge 空穴通道在何种条件下可显现马约拉纳零模。由于已存在空穴迁移率超百万、平均自由程达数微米量级的超洁净 Ge 量子阱，栅极定义 Ge 空穴通道或能克服更传统马约拉纳平台中因显著无序存在所引发的部分问题。