一维超导体-铁磁绝缘体异质结构中的亚隙态与量子相变

受近期利用外延生长技术制备此类器件的实验启发，我们从理论上研究了半导体-超导体-铁磁绝缘体（SE-SU-FMI）混合纳米结构的谱学性质。我们将该混合结构建模为处于两种邻近诱导相互作用同时作用下的单通道半导体纳米线：超导配对与（空间非均匀）塞曼交换场。这些竞争相互作用的共存产生了丰富的量子相图与复杂的亚隙 Andreev 束缚态（ABS）谱。通过利用问题的对称性，我们将 Bogoliubov-de Gennes 方程解按空间反演对称 $x\to -x$ 分类为偶 ABS 与奇 ABS。我们得到了器件 ABS 谱随模型不同参数的变化：共存 SU-FMI 区域长度 $L$、诱导塞曼交换场 $h_0$ 以及诱导超导相干长度 $\xi$。特别地，我们分析了亚隙谱随长度 $L$ 的演化。有趣的是，我们发现根据 $h_0/\Delta$ 的比值，新出现的 ABS 可在某些临界值 $L_c$ 处最终穿越至费米能以下，并诱导自旋及费米子宇称改变的量子相变。我们认为此类器件构成了一种有前景的高度可调的亚隙 ABS 设计平台。