准一维自旋轨道耦合半导体 Majorana 线中的拓扑迷你能隙

一维拓扑超导 (TS) 半导体线末端的 Majorana 费米子 (MF) 模式上方的激发能隙随体准粒子能隙 E_{qp} 缩放。该能隙也称为迷你能隙 (minigap)，有助于在实验可及的温度 T << E_{qp} 下探测纯净的 TS 态和 MF。在此，我们表明，当施加的塞曼场大于或等于约一半的约束诱导能隙时，具有多个约束带的准一维线中迷你能隙与 E_{qp} 的线性缩放关系可能会失效。此类线中的 TS 态具有近似手征对称性，支持每个端点处多个近零能模式，导致迷你能隙有效消失。我们表明，可以通过施加第二个塞曼场 externally 迫使系统打破近似手征对称性，从而解决此类线中迷你能隙过小的问题。虽然来自线端的零偏压峰等实验信号在超过临界值的第二个塞曼场下会被抑制，但在准一维线的某些重要参数体系中，需要这样的场来隔离端点态 MF 的拓扑物理。我们还讨论了我们的迷你能隙计算与先前报道的适用于理想化无自旋 p 波超导体的迷你能隙结果之间的关键区别，并解释了为何在后一系统中随化学势增加而出现的费米子亚能隙态在零能 Majorana 端点态附近的聚集现象，不适用于自旋轨道耦合纳米线中的实验 TS 态。