强邻近 regime 下超导层导致的 Rashba 线金属化

在二维电子气中定义并与薄超导层强耦合的半导体量子线，作为承载 Majorana 束缚态的有前景平台，在近期实验中得到了广泛探索。我们通过数值研究这样一种几何结构，它由一个准一维线耦合到一个无序三维超导层构成。我们发现，在具有可观邻近诱导超导能隙的强耦合极限下，该线的所有横向子带相对于线的化学势都有显著的能量移动。对于最低子带，这一能带移动在量级上可与由于超导体有限厚度（对于 10 nm 厚的 Aluminum 层通常约为 $\sim500$ meV）而产生的量子化能级间距相比；在更高子带中，能带移动则大得多。此外，我们表明，通常远大于厚度的系统宽度以及超导体内的中等无序，对诱导能隙或能带移动几乎无影响。我们详细讨论了结果的后果，认为在强耦合极限下巨大的能带移动和半导体材料参数的显著重整化，使得在此类装置中实现拓扑相十分困难，因为与超导体的强耦合本质上使半导体金属化。这种半导体的金属化可通过能带移动的测量在实验上加以检验。