一维超导体-铁磁绝缘体异质结中的自旋极化输运与量子相变

我们从理论上提出了一种一维电子纳米器件，其灵感来源于近期制备的半导体-超导体-铁磁绝缘体混合异质结构，并研究了其零温输运性质。虽然先前的相关研究主要关注产生承载马约拉纳费米子的拓扑超导体的潜力，但我们提出了一种替代应用：利用这些混合结构探索可通过输运测量检测的可控量子相变。我们的研究强调了与现有器件的两个关键区别：首先，铁磁绝缘体层的长度短于半导体-超导体异质结构，引入了不均匀的塞曼相互作用，对诱导的安德烈夫束缚态产生显著影响。其次，我们关注具有极小或没有拉什巴自旋轨道相互作用的半导体纳米线，从而允许诱导出自旋极化的安德烈夫束缚态和高自旋量子基态。我们表明，通过调整铁磁绝缘体层长度和/或施加全局背栅电压，可以调控该器件跨越自旋和费米子宇称改变的量子相变，亚能隙安德烈夫束缚态的零能交叉是这些相变的标志。我们的发现表明，这些效应在实验上是可及的，并为研究混合纳米线中的量子相变提供了一个稳健的平台。