拓扑绝缘体薄膜中的表面台阶态与马约拉纳端态
材料科学
2021-11-23 v1 介观与纳米尺度物理
超导电性
摘要
拓扑绝缘体（TI）薄膜中受保护的螺旋表面态会发生面间杂化。这导致能隙打开与自旋纹理改变，正如角分辨光电子能谱与准粒子干涉研究所观测到的。理论研究表明，普遍地，杂化能量随薄膜厚度呈指数衰减并伴随符号振荡，具体取决于材料的等效能带参数。当在 TI 薄膜中引入一台阶（例如通过对衬底构型化使得台阶两侧杂化符号相反）时，杂化能隙内出现一维束缚态，其随距台阶距离呈指数衰减。该台阶束缚态具有线性能散，并从表面态继承螺旋自旋锁定，因此是非简并的。当衬底变为 s 波超导体时，位于台阶末端的马约拉纳零模在超导能隙内产生。所提情形仅涉及超导体与 TI 间一个适当台阶化的界面，因此可能是能承载马约拉纳零模的最简单器件。
引用
@article{arxiv.2111.03145,
title = {Surface step states and Majorana end states in profiled topological insulator thin films},
author = {Peter Thalmeier and Alireza Akbari},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.03145},
year = {2021}
}
备注
10 pages, 5 figures