平面约瑟夫森结中的拓扑超导：趋近纳米线极限

我们从理论上研究由自旋轨道耦合二维电子气(2DEG)经两个超导体邻近效应作用并施加面内磁场$B_\parallel$所形成的拓扑平面约瑟夫森结(JJ)。与先前这些结中拓扑超导的研究相比，此处我们考虑超导引线窄于超导相干长度的情形。在此极限下，系统可视为邻近效应多带线，额外调控参数为超导引线间的相位差$\phi$。镜像与时间反演对称的组合可将系统置于BDI类。打破该对称将对称类变为D类。D类相图强烈依赖于$B_{\parallel}$和化学势，对具有较窄超导引线的JJ其依赖于$\phi$较弱。相反，BDI相图强烈依赖于$B_\parallel$和$\phi$两者。有趣的是，BDI相图有一个“扇形”区域，其相边界随$B_\parallel$线性地远离$\phi = \pi$。扇形中不同相的数目随化学势增大而增加。我们研究JJ临界电流对$B_\parallel$的依赖性，发现仅当自旋轨道耦合强度较小时，临界电流中的极小值才指示结中的一级相变。与宽引线JJ的情况相反，在窄引线情况下这些相变不伴随JJ拓扑指数的改变。我们使用实际实验参数计算的结果，为当前及未来在窄引线JJ中搜寻拓扑超导提供了指导，并与近期实验[A. Fornieri et al., Nature (London) 569, 89 (2019)]特别相关。