拓扑绝缘体纳米线中的金属化与邻近超导性
介观与纳米尺度物理
2022-05-04 v1 超导电性
摘要
由拓扑绝缘体（TI）纳米线与超导层邻近接触构成的异质结构，为实现拓扑超导性及相关的马约拉纳束缚态（MBSs）提供了一条有前景的途径。在此，我们研究薄层 波超导体与 TI 纳米线之间此类耦合所引起的效应。我们表明，由超导体引起的 TI 纳米线中态的金属化产生了一种独特的现象。在强耦合极限下（诱导大超导配对势所需），我们发现金属化导致 TI 纳米线子能带偏移（ meV），并使得平行于纳米线轴施加的磁场打开的子能带隙尺寸略有减小。令人惊讶的是，我们发现 TI 纳米线中的金属化效应也可能是有益的。最显著的是，与超导体的耦合在靠近超导体界面的 TI 纳米线部分诱导出势，这破坏了反演对称性，并在有限动量下消除了子能带内态的自旋简并。因此，与超导体的耦合可以产生或增强子能带分裂，而这是实现拓扑超导性的关键。这与半导体形成鲜明对比，在半导体中已表明金属化效应总是减小由自旋轨道耦合引起的等效子能带分裂。我们还发现，在某些几何结构中，金属化效应可降低进入拓扑相所需的临界磁场。我们得出结论：与半导体不同，TI 纳米线中发生的金属化效应相对容易缓解，例如通过修改所附超导体的几何形状或对 TI 材料进行补偿。
引用
@article{arxiv.2201.02918,
title = {Metallization and proximity superconductivity in topological insulator nanowires},
author = {Henry F. Legg and Daniel Loss and Jelena Klinovaja},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.02918},
year = {2022}
}
备注
10 pages, 7 figures