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由马约拉纳态和平凡安德烈夫束缚态引起的奇频配对

超导电性 2025-07-09 v2 介观与纳米尺度物理

摘要

马约拉纳态和平凡安德烈夫束缚态的预测已在超导半导体混合系统中出现,但其鉴别仍是一项具有挑战性的任务。本文考虑具有拉施贝 spin-orbit 耦合的超导性异构结,并探讨在受外部泡利场作用下,马约拉纳态和平凡安德烈夫束缚态在涌现超导关联中的特征。我们首先表明,由于约束和 helicity,当异构结的正常区呈螺旋状时,鲁棒的零能安德烈夫束缚态自然出现。这些安德烈夫态可以演化为马约拉纳态,在泡利场函数值围绕零能展现出类似的振荡。与位于两端的马约拉纳态不同,螺旋安德烈夫态位于界面处。我们随后演示,涌现的超导关联在局部上由偶频自旋 singlet 偶奇异配对幅值和奇频自旋 triplet 偶奇异配对幅值组成,这两种配对幅值由于自旋轨道耦合、泡利场以及空间平移不变性的破坏而共存。在螺旋 regime 中,平凡安德烈夫态增强了奇频自旋 triplet 配对,这种配对衰减于超导体中,在正常区中呈均匀的长程轮廓。然而,在零频时,奇频自旋 triplet 配对在螺旋 regime 中消失。在拓扑相中,马约拉纳态增强了奇频自旋 triplet 配对,产生向正常区的长程均匀泄漏。有趣的是,我们发现当马约拉纳态确为零能态时,奇频配对发展出发散的低频轮廓,我们将其解释为明确的自共轭马约拉纳特征。我们的结果有助于从超导关联的角度理解马约拉纳态和平凡安德烈夫束缚态。

关键词

引用

@article{arxiv.2412.14439,
  title  = {Odd-frequency pairing due to Majorana and trivial Andreev bound states},
  author = {Eslam Ahmed and Shun Tamura and Yukio Tanaka and Jorge Cayao},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2412.14439},
  year   = {2025}
}

备注

18 pages, 9 figures