拓扑超导体候选物 AuSn$_{4}$ 中非常规 Rashba 带和涡旋零模的可视化

拓扑超导性(TSC)是构建Majorana零模(MZM)的有前景的平台。最近，贵金属合金 AuSn$_{4}$ 被识别为一种内在的表面TSC。然而，其非平凡表面态和MZM 的原子可视化仍然尚未实现。本文我们通过 ultra-low 扫描隧道显微镜/光谱，在 Au 终止表面直接观察到了非常规表面态和涡旋零模。与锡(Sn)表面的平凡金属基质态不同，Au 终止表面在费米能级附近表现出显著的表面态。我们的密度泛函理论计算表明，这些态源自非常规Rashba带，其中来自不同带的两个费米圆与相同的螺旋自旋纹理、chirality和group velocity在同一方向上。此外，我们发现尽管在Au和Sn终止表面上的超导间隙、临界温度和面内各向异性临界场几乎相同，但在涡旋核心内的间隙内束缚态显示出显著差异。Sn 终止表面的涡旋表现出典型的Caroli-de Gennes-Matricon 束缚态，而Au 表面的涡旋显示出一个尖锐的零能核心态，其非分裂距离较长，类似于非量子极限条件下的MZM。这种区别可能源于来自Au终止表面靠近费米能的非常规Rashba带的主导贡献。我们的结果为研究超导体中的非常规Rashba带和MZM提供了一个新的平台。