利用微磁体阵列在超导-半导体混合纳米线中实现合成自旋轨道耦合
介观与纳米尺度物理
2025-05-12 v1
摘要
自旋轨道相互作用描述了半导体材料中电子和空穴的动量与自旋自由度之间的耦合。在量子信息处理中，它允许对自旋态进行电学控制，并用于工程化拓扑保护的马约拉纳零能模。尽管这些功能此前被认为仅限于具有强内禀自旋轨道相互作用的半导体材料，但近期的理论工作提出使用外部旋转磁场来工程化合成自旋轨道耦合。这将放宽材料限制，并为低本征自旋轨道相互作用的材料开辟新的研究方向，或在已有强相互作用的材料中增强现有的自旋轨道相互作用。在此，我们证明了这种方法的可行性，并利用坡莫合金微磁体阵列在InAs/Al杂化纳米线中引入了旋转磁场，从而产生了估计为0.022 eV nm的合成Rashba自旋轨道相互作用系数。我们利用输运谱学和纳米线中Andreev束缚态的能量依赖性作为微磁体磁场分布的探针，这些微磁体可重构地制备成平行或反平行磁化构型。
引用
@article{arxiv.2505.06040,
title = {Synthetic spin-orbit coupling in superconductor-semiconductor hybrid nanowires with micromagnet arrays},
author = {M. P. Hynes and D. Burke and K. Ganesh and A. Vekris and B. J. Villis and J. C. Gartside and T. Kanne and J. Nygård and K. Moors and W. R. Branford and M. R. Connolly and M. R. Buitelaar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.06040},
year = {2025}
}