非常规超导体中马约拉纳零模的理论

马约拉纳费米子是自旋1/2的中性粒子，它们是自身的反粒子，最初由Ettore Majorana在粒子物理学中预言，但其观测仍然难以捉摸。马约拉纳费米子的概念已被借用到凝聚态物理学中，与粒子物理学不同，马约拉纳费米子作为零能量准粒子出现，可以通过组合电子和空穴来工程实现，因此被称为马约拉纳零模。在这篇综述中，我们以教学方式解释了非常规超导体中马约拉纳零模的基本性质及其在实验可观测量中的后果，特别强调了最初的理论发现。具体而言，我们首先展示了马约拉纳零模是自共轭的，并且作为非常规超导体边界上的一种特殊类型的零能量表面安德烈夫束缚态出现。然后，我们探讨了一维自旋极化$p$波超导体中的马约拉纳零模，其中我们讨论了拓扑超导的形成以及在超导体-半导体混合结构中的物理实现。在这一部分，我们强调马约拉纳准粒子作为零能量边缘态出现，表现出电荷中性、自旋极化和空间非局域性等独特性质，这些性质可以从它们的能量和波函数中看出。接下来，我们讨论了$p$波超导体的解析格林函数，并证明了马约拉纳零模的出现总是伴随着奇频自旋三重态配对的形成，这是马约拉纳零模自共轭性质的独特结果。最后，我们讨论了马约拉纳零模在隧穿谱学中的特征，包括反常邻近效应和相位偏置的约瑟夫森效应。