Probing the helical edge states of a topological insulator by Cooper-pair injection
研究了单重态s波超导体与量子自旋霍尔（QSH）拓扑绝缘体边缘的邻近效应。我们建立了在QSH边缘态/超导体界面的Andreev反射是完美的，而通过超导体的非局域Andreev过程被完全抑制。我们计算相应的电导和噪声。
2010-08-05 cond-mat.mes-hall
Anisotropic angle-dependent Andreev reflection at the ferromagnet/superconductor junction on the surface of topological insulators
我们从理论上证明了当面内磁化强度有一个垂直于铁磁/超导结的分量时，三维拓扑绝缘体（3D TI）表面的铁磁/超导结具有各向异性的角度依赖Andreev反射.在存在面内磁化时，狄拉克锥的位置在$k$空间中调整，而其面外分量引起间隙。这种运动导致各向异性的角度依赖的Andreev反射，并创建平行于界面的横向电导流。此外，在结中引入间接能隙，这消除了Majorana束缚态的输运特征。由于狄拉克费米子在3DTI表面上的完全自旋动量锁定，一个称为\textit{Andreev Transfer Torque}（ATT）的扭矩施加在结上。此外，我们提出了一个设置来检测它们的实验。
2023-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spectrum of Andreev bound states in Josepshon junctions with a ferromagnetic insulator
基于铁磁绝缘体（FI）的约瑟夫森结是一种很有希望的超导量子比特和经典超导逻辑电路。最近，理论上预言了一个有趣的原子尺度0-π跃迁的出现。为了揭示这一现象的机制，我们通过对角化Bogoliubov-de Gennes方程数值计算了FI势垒中Andreev束缚态的光谱。我们证明了Andreev谱与FI层数L的奇偶性有很大的关系，因此当L为奇（偶）时，π（0）态总是比0（π）态更稳定.
2011-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Microwave signature of robust topological Andreev-level crossings in superconducting proximitized crystalline Bi nanowires
证明约瑟夫森结中Andreev态的拓扑保护是一个实验挑战。特别是，由于快速的宇称破缺过程，拓扑约瑟夫森结的当前相位关系所期望的指示性$4π$周期性仍然难以捉摸。通过探测量子自旋霍尔边缘态\cite{Fu2009}的低能Andreev谱，预测了与电流热噪声相关的低温交流磁化率测量可以揭示量子自旋霍尔边缘态的拓扑保护.基于QSH的约瑟夫森结。我们已经进行了这样的一个相位偏置的约瑟夫森结周围的铋纳米线，这是以前显示主机一维弹道边缘状态的Andreev谱的微波探测。我们发现吸收峰在Andreev水平交叉点，其温度和频率依赖性指向受保护的拓扑交叉点，其准确性受到我们实验的电子温度的限制。
2018-09-14 cond-mat.mes-hall
Edge State Induced Andreev Oscillation in Quantum Anomalous Hall Insulator-Superconductor Junctions
研究了量子反常霍尔（QAH）绝缘体和超导体（SC）结中边缘手征马约拉纳费米子干涉引起的量子Andreev振荡。我们发现两个手征马约拉纳费米子在QAH边缘与SC接近一般有一个动量差$Δk$，这取决于两个QAH绝缘体和SC的化学势。由于$Δk$引起的空间干涉，QAH-SC结的纵向电导振荡相对于边长和化学势，这可以通过电荷输运探测。此外，我们表明动态SC相位起伏将引起几何修正的纵向电导的结。
2016-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Crossed Andreev reflection in topological insulator nanowire T-junctions
数值研究了超导体与拓扑绝缘体纳米线T结中的交叉Andreev反射。我们进行逼真的模拟的基础上的3D BHZ模型和比较的结果与有效的2D表面模型，其计算成本要低得多。这两种方法都表明，CAR应该在很宽的参数范围内清楚地观察到，包括在更有限的范围内的完美CAR。此外，它可以由磁场控制，并且对无序具有鲁棒性。我们有效的2D实现允许对微米尺寸的系统建模，这是典型的实验设置，但对于3D模型来说计算量太大。
2020-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nearly flat Andreev bound states in superconductor-topological insulator hybrid structures
三维拓扑绝缘体（TI）和超导体之间的界面处会产生奇异激发。例如，具有线性色散的马约拉纳费米子$E\sim k$存在于TI表面上的短$π$约瑟夫森结中。我们发现，在这些系统中，Andreev束缚态谱变得接近平坦的零能量时，化学势是足够远离狄拉克点。平坦色散由$E\sim k^N$很好地近似，其中$N$与化学势成比例。从线性到平坦色散的类似演变也发生在周期性超导邻近结构的子能隙谱中，例如与条形超导体接触的TI表面。
2012-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Andreev spin qubits based on the helical edge states of magnetically doped two-dimensional topological insulators
Politecnico di Torino（都灵理工大学）
提出在磁性掺杂的二维拓扑绝缘体约瑟夫森结中利用螺旋边缘态实现安德烈夫自旋量子比特，通过微波脉冲操控自旋态，无需外加塞曼场或辅助态，并数值模拟了NOT和Hadamard量子逻辑门。
2026-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Nonlocal thermoelectricity in a topological Andreev interferometer
本文讨论了拓扑约瑟夫森结与普通金属探针接触时的相位相关非局域热电效应。我们表明，由于拓扑边缘状态的螺旋性质，非局部热电产生的一个纯粹的Andreev干涉机制。这种响应可以通过在两个超导体之间施加无耗散电流来施加约瑟夫森相位差来调谐，甚至不需要施加外部磁场。我们详细讨论了这种效果的起源，我们也提供了一个现实的估计的非本地塞贝克系数，结果的顺序很少$μV/K$。
2020-07-31 cond-mat.mes-hall
Majorana fermions from Landau quantization in a superconductor--topological-insulator hybrid structure
我们表明，回旋运动和Andreev反射的相互作用所经历的无质量狄拉克类电荷载流子在拓扑绝缘体表面状态产生的马约拉纳粒子激发。基于Dirac-Andreev边缘态的一个近似函数描述，我们讨论了Majorana模的运动学性质，发现它们可以通过改变超导体的化学势和/或垂直磁场的大小来调谐.我们的建议开辟了新的可能性，研究马约拉纳费米子在一个可控的设置。
2012-10-15 cond-mat.mes-hall
Andreev spectrum with high spin-orbit interactions: revealing spin splitting and topologically protected crossings
我们数值研究了耦合到超导电极（S）的具有高自旋轨道相互作用的多通道介观量子线（N）的Andreev谱，对比了拓扑和非拓扑行为.在非拓扑情况下，采用具有Rashba相互作用的正方形晶格模型，我们发现，只要普通量子线可以容纳多个导电通道，Andreev能级的自旋简并度就会被S库之间的相位差所提升，这打破了零塞曼场的时间反演对称性。Andreev态在保持时间反演对称性的$π$的多个相位处保持简并，从而产生不被无序提升的能级交叉。与直流约瑟夫森电流相反，有限频率导纳（磁化率）对这些能级交叉和通过小塞曼场解除其简并性非常敏感。更有趣的是，具有次近邻自旋轨道相互作用的六方晶格的情况下，表现出一维拓扑螺旋边缘状态\cite{Kane2005}。然后，有限频率导纳在低温下携带在$π$处的受保护的Andreev能级交叉的非常特定的签名，并且以由塞曼场分裂的尖峰的形式为零能量。
2016-11-10 cond-mat.mes-hall
Multiple Andreev reflection and critical current in topological superconducting nanowire junctions
我们研究了由具有强自旋轨道耦合的半导体纳米线制成的电压偏置超导-正常超导（SNS）结中的输运，因为它过渡到拓扑超导相以增加塞曼场。尽管没有一个分数稳态交流约瑟夫森电流的拓扑阶段，耗散的多个Andreev反射（MAR）电流I_dc在不同的结反射率是特别揭示。它表现出独特的拓扑学特征，如能隙反转，马约拉纳束缚态的形成和费米子-宇称守恒。此外，临界电流I_c在系统变为无隙的临界点处明显不为零，为拓扑转变提供了直接证据。
2013-08-01 cond-mat.mes-hall
Andreev reflection mediated by topological corner states in a two-dimensional honeycomb lattice
School of Physics and Engineering, Henan University of Science and Technology（河南科技大学物理与工程学院）；College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University（深圳大学物理与光电工程学院）；Quantum Science Center of Guangdong-Hongkong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心）；Department of Physics, The University of Hong Kong（香港大学物理系）
本文通过数值模拟证明，二维二阶拓扑绝缘体中的局域拓扑角态在与超导引线耦合时，可介导安德烈夫反射，并在零能附近形成完美反射峰。
2026-07-01 cond-mat.mes-hall
Manipulation of Majorana fermion, Andreev reflection and Josephson current on topological insulators
本文从理论上研究了三维拓扑绝缘体（TI）表面形成的正常金属（N）/铁磁绝缘体（FI）/超导体（S）结和S/FI/S结的电荷输运性质，其中FI/S界面存在手征Majorana模（CMM）。我们发现N/FI/S和S/FI/S结中产生的CMM对FI区的磁化方向${\bm m}$有非常敏感的控制作用。特别地，S/FI/S结中约瑟夫森电流的电流-相位关系具有既不为0也不为$π$的相移，它可以通过垂直于界面的${\bm m}$分量连续调谐。
2009-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Characterizing a high spin magnetic impurity via Andreev reflection spectroscopy
利用Andreev反射研究了高自旋磁性杂质的基态性质及其与电子自旋的相互作用。我们看到，通过电荷和自旋电导可以有效地估计任何高自旋磁性杂质的相互作用强度、基态自旋和磁矩。我们展示了如何在正常金属和超导体之间的交界处的高自旋磁性杂质可以有助于超导自旋电子学的应用。特别是，虽然自旋电导是不存在的铁磁-绝缘体-超导体结的间隙以下，我们表明，在正常金属-高自旋磁性杂质-正常金属-绝缘体-超导体（NMNIS）结的情况下，它是存在的。此外，可以看出，纯自旋传导可以存在于NMNIS结中，而没有任何伴随的电荷传导。
2018-05-16 cond-mat.mes-hall
Trivial Andreev band mimicking topological bulk gap reopening in the non-local conductance of long Rashba nanowires
研究一维 Rashba 纳米线中平庸 Andreev 能带在非局域电导中产生类似拓扑体能隙重开特征，该特征与局域零偏压峰同时出现可模仿“拓扑能隙协议”，提供了拓扑平庸的最小基准测试模型。
2022-11-14 cond-mat.mes-hall
Random-matrix theory of Andreev reflection from a topological superconductor
本文用随机矩阵理论的圆形系综计算了费米能级上Andreev反射本征值R_n的概率分布。在没有自旋旋转对称性的情况下，电导G的统计依赖于超导体的拓扑量子数Q。通过证明当p<N/d（d=2或d=1，存在或不存在时间反演对称性）时G的p阶累积量与Q无关，我们证明了这种依赖性在散射通道数N中是非微扰的。因此，弱局域化等大N效应无法探测拓扑量子数。对于小的N，我们计算的电导的全分布P（G），并找到定性的差异，在拓扑平凡和非平凡的阶段。
2011-02-15 cond-mat.mes-hall
Coalescence of Andreev bound states on the surface of a chiral topological semimetal
实验研究了CoSi拓扑手征半金属中Andreev输运通过邻近诱导超导区的磁场依赖性。随着平行于CoSi表面磁场方向的增加，与Andreev束缚态相关的尖锐的亚带隙峰一起移动到接近零偏置的位置，而垂直于表面磁场方向的亚带隙峰只有单调的抑制。零偏置$dV/dI$电阻值随面内磁场的变化而完全稳定。由于In和Nb超导引线的效应在性质上相似，它们反映了CoSi表面的近似性质。Andreev状态合并和零偏置$dV/dI$值随面内磁场增加的稳定性被解释为强SOC和塞曼相互作用的联合效应，已知用于接近半导体纳米线。我们将观测到的磁场各向异性与最近预测的费米弧表面态的面内极化自旋织构联系起来。
2021-07-14 cond-mat.mes-hall
Multiple Andreev reflections in topological insulator nanoribbons
由拓扑绝缘体（TI）纳米带（NR）制成的超导邻近结为研究拓扑超导性提供了一个有用的平台。我们报道了用Sb掺杂的Bi $_2$ Se $_3$ NR与Al电极接触的约瑟夫森结（JJ）的制造和测量。Aharonov $-$ Bohm和Altshirt $-$ Aronov $-$ Spivak振荡的轴向磁导的TI NR的观察，表明存在的金属表面状态沿圆周的TI NR。我们观察到了TI NR JJ中的超电流和由于多次Andreev反射引起的微分电导的次谐波能隙结构。基于过电流估计的TI NR JJ的界面透明度达到$τ$ = 0.83，这是TI JJ报告的最高值之一。临界电流的温度依赖性是一致的短和弹道结模型确认形成的高透明的超导接触的TI NR。我们的观察将是有用的探索拓扑约瑟夫森效应在TI NR。
2021-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous crossed Andreev reflection in mesoscopic superconducting ring hosting Majorana fermions
研究了环形非拓扑超导体（NS）-拓扑超导体（TS）双结中的Majorana物理及其对电子输运的影响。我们发现，根据两个拓扑不同的区域的长度和它们之间形成的马约拉纳费米子的本地化长度之间的比率，两个完全不同的传输机制正在工作：完美的交叉Andreev反射（CAR）的短NS区域和完美的正常Andreev反射的短TS区域。这种差异是解释在NS-TS双结系统，这还没有透露到目前为止，亚能隙状态的拓扑上不同的属性。CAR过程对穿过环的磁通量的奇异依赖性被揭示出来，并可用于检测马约拉纳费米子。
2013-08-06 cond-mat.mes-hall
Manipulating Andreev and Majorana Bound States with microwaves
我们研究了Andreev（Majorana）束缚态之间的相互作用，形成在（拓扑）超导体和微波脉冲的训练的边界。我们发现，来自脉冲的额外动力学相位可以使Andreev反射的相位发生偏移，从而导致动力学Andreev态的出现。作为应用，我们研究了正常拓扑超导体结的微分电导中零偏置峰的存在--这是马约拉纳态最简单但不知何故模糊的实验特征。向测量电极添加微波辐射提供了零偏置峰的Andreev性质的明确探测。
2015-07-30 cond-mat.mes-hall
Distinguishing topological Majorana bound states from trivial Andreev bound states: Proposed tests through differential tunneling conductance spectroscopy
由化学势变化引起的微不足道的Andreev束缚态可能导致$D$类纳米线在有限磁场下的零偏压隧穿电导峰，精确地模拟了由拓扑Majorana束缚态引起的预测的零偏压电导峰。这一发现提出了一个严重的问题，使用零偏置隧穿电导峰的功效，本身，作为证据支持拓扑马约拉纳束缚态存在于纳米线。在目前的工作中，我们提供了具体的实验协议隧道光谱测量，以区分Andreev和Majorana束缚态，而不调用更多的要求，ING非本地测量尚未成功地在纳米线系统中进行。特别是，我们讨论了三个不同的实验方案，涉及响应的零偏置峰值的隧道势垒的局部扰动，从线端的束缚态的重叠，最引人注目的是，引入一个尖锐的本地化的潜在的线本身扰动的零偏置tun-densitivepeaks。我们提供了广泛的数值模拟来澄清和支持我们的理论预测。
2018-06-07 cond-mat.mes-hall
Topological $π$-junctions from crossed Andreev reflection in the Quantum Hall regime
我们考虑了二维电子气在量子霍尔制度中的塞曼场的存在下，与费米能级调谐到填充因子$ν=1$。我们表明，在存在自旋轨道耦合，接触的二维电子气的s波超导体的一个狭窄的带产生的拓扑超导能隙沿接触作为结果的交叉Andreev反射（CAR）过程的整个带。拓扑间隙的符号由CAR振幅控制，周期性地依赖于费米波长和带宽度，并且可以外部调谐。具有相反符号的拓扑间隙的长条的两个半部之间的接口实现了鲁棒的$π$结，托管一对尽管重叠但不分裂的马约拉纳零模式。我们表明，这样的情况下，可以利用执行保护非阿贝尔隧道编织操作，而无需任何微调。
2018-03-20 cond-mat.mes-hall
Phase Coherence and Andreev Reflection in Topological Insulator Devices
拓扑绝缘体由于具有螺旋表面态而引起了人们极大的兴趣。受时间反演对称性的保护，它们对非磁性无序具有鲁棒性。当在这些螺旋状态中诱导超导性时，它们被预测为模仿p波配对对称性，马约拉纳状态绑定到涡旋。马约拉纳束缚态具有非阿贝尔交换统计，可以通过干涉法探测。在这里，我们采取了重大的一步，通过观察显着的法布里-珀罗振荡夹在超导和正常的铅之间的TI的马约拉纳干涉测量。对于低于超导能隙的能量，我们观察到的振荡的频率加倍，所产生的额外的相位积累从Andreev反射。当一个磁场施加垂直于TI表面，一些非常尖锐的和门可调的电导峰出现在或接近零的能量，这有解释马约拉纳费米子的光谱探针的后果。我们的研究结果表明，TI是一个很有前途的平台，探索在固态系统中的相位相干输运。
2014-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Non-sinusoidal current-phase relationship in Josephson junctions from the 3D topological insulator HgTe
利用超导量子干涉仪（SQUID）显微镜研究了三维拓扑绝缘体碲化汞（3D-HgTe）约瑟夫森结的电流-相位关系。我们发现明显的偏态的碲化汞结的CPRs的长度范围从200 nm到600 nm。偏度表明约瑟夫森电流主要由具有高透射率的Andreev束缚态携带，并且偏度在长于平均自由程的结中持续存在的事实表明，该效应可能与HgTe表面中Andreev束缚态的螺旋性质有关。
2014-10-13 cond-mat.mes-hall
Andreev rectifier: a nonlocal conductance signature of topological phase transitions
混合超导体-半导体结构中的邻近效应是实现Majorana边缘模的关键，由于其依赖于许多未知的微观参数，因此控制起来很复杂。此外，缺陷可以破坏局部的诱导超导性在proximitised系统，这复杂的测量与本地探针的整体性能。我们展示了如何使用两个空间上分离的导致之间的非局域电导探测三个整体性质的一个proximitised系统：散装超导能隙，诱导间隙，诱导的相干长度。不同于本地电导光谱，非本地电导测量区分非拓扑零能量模式本地化周围潜在的不均匀性，和真正的马约拉纳边缘模式出现在拓扑阶段。此外，我们发现，在拓扑相变的非局部电导是一个奇怪的功能偏置，作为一个电流整流器在低偏置限制。更一般地说，我们确定交叉Andreev反射占主导地位的非本地电导的条件，并展示了如何设计一个库珀对分裂器在开放的制度。
2018-01-25 cond-mat.mes-hall
Topological Superconductivity and Surface Andreev Bound States in Doped Semiconductors: Application to CuxBi2Se3
最近发现的超导体CuxBi2Se3[1]是三维时间反演不变拓扑超导体的候选者[2]，预计其具有鲁棒的表面Andreev束缚态，承载无质量的Majorana费米子。在这项工作中，我们提出了一个分析和数值研究的表面Andreev束缚态波函数和色散。我们发现拓扑保护的马约拉纳费米子在k = 0，以及一种新型的表面Andreev束缚态在有限k。我们将我们的结果与最近的点接触光谱实验[3]。
2011-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconductivity-enhanced spin pumping: Role of Andreev resonances
我们描述了一个简单的混合超导体$|$铁磁-绝缘体结构，表现出自旋分辨的Andreev束缚态，其中动态磁化被用来探测自旋相关的物理。我们发现，在低偏置和低于$T_c$，自旋角动量的转移由外部驱动的铁磁绝缘体泵浦的自旋分辨Andreev束缚态的形成有很大的影响。我们的研究结果表明，这些束缚态捕获凝聚促进自旋流的基本物理。对于有限厚度的超导层，可比的相干长度，共振Andreev束缚态呈现高传输子隙自旋输运通道。我们指出，共振增强的子隙输运通道建立了一个原型的法布里-珀罗谐振器的自旋泵。
2021-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Catalogue of Andreev spectra and Josephson effects in structures with time-reversal-invariant topological superconductor wires
我们研究了所有可能的不同的两个终端配置的约瑟夫森结包含线的时间反演不变的拓扑超导体（TRITOPS）和普通的超导体，包括与一个相互作用的量子点之间的结中的两个线的组合。我们引入简单有效的哈密顿算子，解释不同的定性行为。我们分析了广泛的现象，包括发生和淬火的所谓的$0-π$过渡，异常的周期性和跳跃的约瑟夫森电流作为相位差的函数，和有限的约瑟夫森电流在没有磁通量。
2019-02-12 cond-mat.mes-hall
Transport signatures of inverted Andreev bands in topological Josephson junctions
本文研究了含中心量子点的常规与拓扑Josephson结的横向热电输运，推导了有效共振隧穿模型并利用Keldysh Green函数计算输运系数，发现p波对称性下Andreev束缚态反转会导致Seebeck系数符号改变。
2025-05-28 cond-mat.mes-hall
Anomalous low-temperature enhancement of supercurrent in topological-insulator nanoribbon Josephson junctions: evidence for low-energy Andreev bound states
我们报道了由拓扑绝缘体BiSbTeSe $_2$纳米带与超导Nb电极制成的门极可调约瑟夫森结在低温下临界电流的异常增强。与常规结相反，作为降低的温度$T$的函数，增加的临界电流$I_c$在温度$T_*$处表现出急剧的上升，该温度大约是几个不同样品和各种栅极电压的结临界温度的20 $\%$。$I_c$与$T$的关系证明了$T>T_*$的短结行为，但$T<T_*$的长结行为具有指数$T$依赖性$I_c \propto \exp\big(-k_B T/δ\big)$，其中$k_B$是玻尔兹曼常数.提取的特征能量尺度$δ$被发现是一个数量级小于感应超导间隙的结。我们将这种小$δ$的长结行为归因于低能量Andreev束缚态（ABS），该束缚态由拓扑绝缘体纳米颗粒（TINR）周围的电子波函数缠绕而产生。我们的TINR为基础的约瑟夫森结与低能量ABS是有前途的未来拓扑保护的设备，可能主机外来现象，如马约拉纳费米子。
2019-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Poor-man's Majorana edge mode enabled by specular Andreev reflection
本文提出在无磁性绝缘体的三维拓扑绝缘体表面，当费米能级位于狄拉克点时，通过镜面安德烈夫反射可实现螺旋马约拉纳边缘模式，简化结构利于实验观测。
2024-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fingerprint of topological Andreev bound states in phase-dependent heat transport
我们证明了超导体-拓扑绝缘体约瑟夫森结中的相位相关热流提供了一个有用的工具来探测拓扑Andreev束缚态的存在，即使是多通道表面态。我们预测，在隧穿制度的拓扑Andreev束缚态导致的最小的热导的相位差$ϕ=π$，在明显的对比，最大的热导在$ϕ=π$，发生在平凡的Andreev束缚态在超导正常的金属隧道结。这开辟了可能性，相位相关的热传输可以区分拓扑平凡和非平凡的4 $π$模式。此外，我们提出了一个超导量子干涉装置的几何形状，相位相关的热流可以使用现有的实验技术进行测量。
2016-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gapless Andreev bound states in the quantum spin Hall insulator HgTe
近年来，由于奇异的新现象及其容错拓扑量子计算的前景，Majorana物理在理论和实验研究中都引起了相当大的关注。为此，人们需要在拓扑绝缘体中设计超导性和电子性质之间的相互作用，但实验工作仍然很少且不明确。在这里，我们报告的实验证据拓扑超导诱导碲化汞量子阱，二维拓扑绝缘体，表现出量子自旋霍尔效应。交流约瑟夫森效应表明，超导电流具有$4π$ -周期性与超导相位差表示的电压阶跃的两倍多夏皮罗步骤。此外，一个异常的SQUID一样的响应垂直磁场表明，这种$4π$周期性的超导起源于位于交界处的边缘上的状态。这两个功能出现最强时，样品被门控对量子自旋霍尔制度，从而提供了证据，诱导拓扑超导量子自旋霍尔边缘状态。
2016-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Microwave Spectroscopy Reveals the Quantum Geometric Tensor of Topological Josephson Matter
由于拓扑不变量（如陈数）的量子化效应在许多系统中已经变得非常相关，但关键量（如提供有关量子态的局部信息的量子几何张量）在实验上仍然难以获得。最近，它已被证明，多端约瑟夫森结构成了一个理想的平台，以控制的方式合成拓扑系统。从理论上研究了拓扑约瑟夫森物质中Andreev态的性质，证明了Andreev态的量子几何张量可以用合成极化微波提取。吸收率的振子强度提供了Andreev态拓扑量子特性的直接证据。
2020-05-14 cond-mat.mes-hall
Conductance oscillations and zero-bias anomaly in a single superconducting junction to a three-dimensional $Bi_2Te_3$ topological insulator
我们实验研究了Andreev输运通过s波铟超导体和三维$Bi_2Te_3$拓扑绝缘体厚膜之间的单个结。我们研究$Bi_2Te_3$样品具有不同的体积和表面特性，其中的拓扑表面状态的存在下证实了直接ARPES测量。所有的结都证明了超导能隙内的Andreev输运。对于具有透明$In-Bi_2Te_3$界面的结，我们发现了一些近周期的电导振荡，这是伴随着零偏压电导异常。这两种效应在超导转变或电阻结以上消失。我们提出了一个一致的解释，这两种效应起源于邻近诱导的超导关联内的$Bi_2Te_3$拓扑表面状态。
2017-10-27 cond-mat.mes-hall
Dominant Majorana bound energy and critical current enhancement in ferromagnetic-superconducting topological insulator
在拓扑绝缘体的潜在应用中，我们从理论上研究了三维拓扑绝缘体表面态中邻近诱导铁磁序和超导序的共存。铁磁体诱导的磁序对超导电子空穴激发有重要影响。一方面，拓扑绝缘体的表面态在时间反演对称性的保护下产生自旋三重态，另一方面，磁序导致有效超导能隙重正化。我们发现沿铁磁体/超导体界面的Majorana模能量敏感地依赖于超导体区域的磁化强度$m_{zfs}$的大小，并且其在垂直入射附近的斜率很陡，对$m_{zfs}$的依赖性很低.超导有效带隙用一个因子$η(m_{zfs})$重整化，铁磁-超导体/铁磁/铁磁-超导体（FS/F/FS）约瑟夫森结的Andreev束缚态对FS和F区的磁化强度更敏感。特别是，我们表明，$m_{zfs}$的存在下有一个显着的影响，在Andreev束缚态，这发生在有限的入射角的间隙开放。这直接导致零能量Andreev态占主导地位。通过引入FS电子-空穴态相应的Dirac旋量的适当形式，我们发现通过引入$m_{zfs}$，Josephson超流得到增强，并呈现出几乎突变的交叉曲线，主要是零能的Majorana束缚态.
2017-01-28 cond-mat.mes-hall
Switching from Crossed Andreev Reflection to Electron Teleportation via Quantum dot
研究了正常铅-量子点-拓扑超导体-量子点-正常铅（N-QD-TS-QD-N）结中的电子输运。由于拓扑超导体中Majorana费米子的非局域性，结中存在两种单电子输运过程：交叉Andreev反射（CAR）和电子隐形传态（ET）.当量子点与磁场的耦合能远大于磁场与量子点之间的耦合能时，电子可以根据量子点的能级不同，通过CAR或ET隧穿拓扑超导体。例如，当两个量子点的能量（标记为$ε_1$和$ε_2$）等于磁场的耦合能量（标记为$E_M$）时，左引线中的电子可以通过磁场传送到右引线，而当满足$ε_1=-ε_2=E_M$时，左引线中的电子可以结合右引线中的一个电子以形成库珀对并通过磁场隧穿到拓扑超导体中。由于电子隐形传态和交叉Andreev反射都体现了微扰的非定域性质，因此可以用来研究微扰的性质。
2013-06-21 cond-mat.mes-hall
Andreev Bound States at the Interface of Antiferromagnets and d-wave Superconductors
我们建立了一个简单的转移矩阵方法来研究反铁磁体和d波超导体之间的界面和结中束缚态的存在性。当绝缘体是反铁磁体时，在绝缘体和d波超导体之间的{110}界面处的零能模是自旋分裂的。这导致任何破坏时间反演对称性的竞争界面感应超导序参量需要在沿着界面感应充电电流之前超过临界值。
2002-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Long-lived Andreev states as evidence for protected hinge modes in a bismuth nanoring Josephson junction
本文通过测量铋纳米环约瑟夫森结的切换超流统计，发现超导对的弛豫速率与单个准粒子相当，为二阶拓扑绝缘体中螺旋Andreev铰链模的空间分离提供了证据。
2023-09-15 cond-mat.mes-hall
Heteroatomic Andreev molecule in a superconducting island-double quantum dot hybrid
本文在超导岛-双量子点混合结构中实现了异原子安德烈夫分子，通过DMRG计算定量解释3电子分子态的结合机制，并展示用电学门控驱动反铁磁到铁磁耦合的量子相变。
2024-06-30 cond-mat.mes-hall
Enhancement of crossed Andreev reflection in normal-superconductor-normal junction of thin topological insulator
理论上研究了超薄拓扑绝缘体构成的正常-超导-正常（NSN）结中的亚能隙输运现象。从三维（$3$ D）拓扑绝缘体（TI）到薄的二维（$2$ D）TI的维度交叉引入了新的自由度，即所谓的两个表面状态之间的杂化或耦合。我们探讨了杂化在NSN结的输运性质中的作用，特别是它如何影响交叉Andreev反射（CAR）。我们观察到，肋状图案出现在CAR概率分布，而检查作为入射角和超导体的长度的函数。根据入射和反射或传输通道，在两个TI表面态之间的适当耦合以及正常区域中的适当栅极电压和掺杂浓度下，CAR概率可以被设置为高于$97\%$。两个表面之间的耦合也会导致角平均电导随超导体长度的变化而产生一个额外的振荡包络。共隧穿（CT）概率的行为对耦合和其他参数也非常敏感。最后，我们还探讨了散粒噪声的互相关，并表明，相同的行为可以是单调或非单调依赖于正常区域的掺杂浓度。在适当的情况下，散粒噪声互相关可以根据CT和CAR的相对强度将符号从正变为负，反之亦然。
2017-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Andreev bound states versus Majorana bound states in quantum dot-nanowire-superconductor hybrid structures: Trivial versus topological zero-bias conductance peaks
受最近一项重要实验的启发[Deng et al.，Science 354，1557（2016）]，我们理论上考虑了具有邻近诱导超导（SC）、自旋轨道耦合和塞曼分裂的量子点-纳米线半导体系统中Andreev束缚态（ABS）和Majorana束缚态（MBS）之间的相互作用。点诱导的SC纳米线中的ABS表现出复杂的行为作为塞曼分裂和化学势的函数，具体的问题是两个这样的ABS是否可以走到一起形成拓扑MBS。我们认为物理的情况下，涉及的点是非SC，SC，或部分SC。我们发现，ABS确实倾向于合并在一起产生近零能量的中间带隙状态塞曼分裂和/或化学势的增加，但这主要发生在非拓扑制度，虽然有情况下，ABS可以走到一起形成一个拓扑MBS。这两种情况（两个ABS形成一个近零能量的非拓扑ABS或零能量的拓扑MBS）是难以区分的隧道电导光谱由于基本上相同的签名。理论上，我们通过知道拓扑量子相变的临界塞曼分裂或通过计算拓扑可见性来区分它们。我们发现，“粘在一起”的倾向ABS产生一个零能量的midgap状态是通用的D类系统，本身并没有说的拓扑性质的底层SC纳米线。在解释隧穿电导测量时必须谨慎，其中ABS的中间间隙粘在一起的行为不能被解释为具有非阿贝尔MBS的拓扑SC的确定性证据。我们还提出了一些实验技术区分平凡和拓扑ZBCP。
2017-09-06 cond-mat.mes-hall
Current--phase relation in a topological Josephson junction: Andreev bands vs. scattering states
我们考虑了在三维拓扑绝缘体（TI）的导电二维表面上形成的长拓扑约瑟夫森结。超导关联是由覆盖表面的s波超导体的邻近诱导的。覆盖物之间的1D间距是未填充的或由磁性绝缘体填充。一般来说，由TI表面介导的约瑟夫森电流由散射模式以及结周围的局域态（Andreev束缚态或Andreev带）确定。我们发现，它是至关重要的，以确定拓扑约瑟夫森结的电流-相位关系，考虑到这两个贡献。我们分析了约瑟夫森电流对结的厚度的依赖关系，以及偏离正弦形状的电流-相位关系。
2021-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Andreev spectrum and supercurrents in nanowire-based SNS junctions containing Majorana bound states
具有Rashba自旋轨道耦合的混合超导-半导体纳米线可以说是在工程拓扑超导体中搜索Majorana束缚态（MBS）的领先平台。我们进行了系统的数值研究的低能量Andreev谱和超导电流在短和长的超导-正常-超导结制成的纳米线与强大的Rashba自旋轨道耦合，其中外部塞曼场施加垂直于自旋轨道轴。特别是，我们调查的Andreev束缚态的详细演变从平凡的拓扑阶段和它们的关系与MBSs的出现。由于有限的长度，系统托管四个MBS，两个在结的内部，两个在外部。它们杂交并在超导相位差$ϕ=π$处产生有限能量分裂，这是一种非常明显的效应，可以追溯到塞曼场的能谱演化：从Andreev束缚态的平凡相位到MBS的拓扑相位。同样，我们进行了详细的研究，从平凡的拓扑阶段的短和长结的超电流。从Andreev谱计算的超电流在平凡相和拓扑相中是$2π$周期性的。在后者中，当能量分裂可以忽略时，在相位差为$π$时，它表现出清晰的\emph{sawtooth}轮廓，表明电流-相位曲线对超导区域长度的强烈依赖性。本文还讨论了温度、标量无序和法向透射率的降低对超电流的影响。此外，我们确定个人的贡献MBS。在短结的MBS确定的电流-相位曲线，而在长结的光谱以上的差距（准连续）介绍了一个重要的贡献。
2018-05-03 cond-mat.mes-hall
Multiple topological transitions driven by the interplay of normal scattering and Andreev scattering
在具有俘获超导涡旋的全壳层近似半导体纳米线中发现了电子-空穴激发的多重拓扑跃迁效应，最近被证明是在中等纵向磁场下实现Majorana态的一个有前途的平台.这种多重跃迁的机制被揭示出来，并被解释为受壳层的正常反射和Andreev反射的相互作用以及半导体内部的纹理自旋轨道耦合的影响。广泛的分析新兴的传播和马约拉纳型倏逝准粒子模式在这样的Andreev波导进行。在实验上，这些模式揭示了自己的电荷和自旋极化热传输的特点。
2020-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topologically nontrivial Andreev bound states
Andreev束缚态是出现在超导体的粒子-空穴隙之下的低能激发态，并且预期在拓扑上是平凡的。在这里，我们报告的理论预测拓扑$nontrivial$ Andreev束缚态的一维超导体。这些状态对应于另一个拓扑不变定义在一个合成的二维空间，粒子-空穴陈数，我们在类比量子自旋霍尔系统中的自旋陈数。非平凡的Andreev束缚态具有独特的特征，并且在拓扑上不等价于Majorana束缚态。然而，它们可以共存于同一系统中，具有相似的光谱特征，并伴随着粒子-空穴间隙的打开而实现。Majorana束缚态和非平凡Andreev束缚态的共存是“二维性”的直接结果，即，一维系统在合成二维空间中的维度嵌入，这允许在不同维度中定义两个不同的拓扑不变量（$\mathbb{Z}_2$和$\mathbb{Z}$）。
2019-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con hep-th
Spin-resolved Andreev levels and parity crossings in hybrid superconductor-semiconductor nanostructures
超导体和低维半导体的混合组合为新的器件概念提供了多功能的基础，例如自旋纠缠电子源，纳米超导磁力计或最近提出的基于拓扑保护的马约拉纳费米子的量子位。这种混合器件背后的基本物理学最终依赖于子能隙激发的磁性，称为Andreev能级。在这里，我们报告了与传统超导体强耦合的半导体纳米线量子点（QD）的Andreev能级的塞曼效应。大量子点g因子与大超导体临界磁场的组合允许在不抑制超导性的情况下提升自旋简并。我们发现，塞曼分裂Andreev能级跨越费米能信号的量子相变的基态的超导诱导量子点，表示在系统的费米宇称的变化。这种转变表现为一个零偏置电导异常出现在一个有限的磁场，与预期的拓扑超导体中的马约拉纳费米子类似的属性。虽然本文报道的零偏异常不持有任何拓扑超导性的关系，所观察到的宇称跃迁可以被视为在长线极限的马约拉纳模式的前兆。
2014-01-23 cond-mat.mes-hall
Andreev spectroscopy and surface density of states for a three-dimensional time-reversal invariant topological superconductor
拓扑超导体是一种完全带隙的超导体，它在与正常金属的界面处表现出奇异的零能Andreev表面态。在本文中，我们研究了三维时间反演不变的拓扑超导体的性质，通过一个两个带模型与非常规配对的带间和带内通道。由于体边界对应的Andreev表面状态在这个系统中的存在直接关系到体波函数的拓扑结构，其特征在于由缠绕数。使用准经典散射理论，我们构建的Andreev束缚态的光谱出现在表面附近，并计算各种表面取向的表面态密度。此外，我们考虑了频带分裂的影响，即，的反转型对称性的破坏，并表明，在没有带分裂有一个直接的过渡之间的完全带隙的拓扑平凡的阶段和非平凡的阶段，而在带分裂的存在下，存在一个有限的区域之间的完全带隙的拓扑平凡的阶段和非平凡的阶段的无隙节超导阶段。
2010-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topological Andreev bands in three-terminal Josephson junctions
研究了三端约瑟夫森结中亚带隙Andreev束缚态的能带拓扑。我们仔细检查的对称性约束的散射矩阵在正常区域连接超导导线，使拓扑节点的Andreev状态的频谱。当散射矩阵具有时间反演对称性时，间隙闭合发生在特殊的稳定点，这些稳定点在拓扑上是平凡的，因为它们携带消失的Berry通量。与此相反，对于时间反演的情况下，我们发现拓扑单极的Berry曲率和相应的相变之间的状态与不同的陈数。后者由散射矩阵的结构控制，该散射矩阵可以通过在三端子几何形状中穿透结区域的磁通量来调谐。该系统的拓扑制度可以确定由非局部电导量子化，我们计算明确的散射矩阵的一个特定的参数化的情况下，每个水库是由一个单一的通道连接。
2017-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Tunneling conductance of graphene ferromagnet-insulator-superconductor junctions
通过求解自旋极化的Dirac-Bogoliubov-de-Gennes方程，采用Blonder-Tinkham-Klapwijk方法研究了石墨烯铁磁-绝缘体超导（FIS）结的输运性质.我们发现，在交换作用的存在下，石墨烯FIS结中的逆反射和镜面Andreev反射发生了显著的改变，并且隧道电流的自旋极化（$P_T$）可以通过偏置电压（$V$）从正值调节到负值.在薄势垒极限下，石墨烯FIS结的电导$G$作为势垒强度$χ$的函数振荡。电导振荡的幅度和相位都随交换能$E_{ex}$而变化。对于$E_{ex}<E_F$（费米能），振荡幅度随着$E_{ex}$而减小。对于$E_{ex}^{c}>E_{ex}>E_F$，振荡幅度随着$E_{ex}$的增加而增加，其中$E_{ex}^{c}=2E_{F}+U_{0}$（$U_{0}$是在结的超导段上施加的静电势）。对于$E_{ex} > E_{ex}^{c}$，振荡幅度再次随着$E_{ex}$而降低。有趣的是，$χ$中$π/2$的普遍相位差存在于$E_{ex}>E_F$和$E_{ex}<E_F$的$G-χ$曲线之间。最后，我们发现反射和镜面Andreev反射之间的跃迁发生在$eV=|E_{F}-E_{ex}|$和$eV=E_{ex}+E_{F}$处，因此在这些偏置电压附近电导的奇异行为是镜面反射和反射Andreev反射之间输运性质的差异造成的.
2009-12-23 cond-mat.mes-hall
Andreev Bound states in One Dimensional Topological Superconductor
研究了一维拓扑超导体中空间反转对称破缺时Andreev束缚态的电荷性质。尽管没有SIS，我们显示了一个隐藏的对称性Bogoliubov德Gennes方程周围的费米点除了粒子-空穴对称性。这种隐藏的对称性保护了ABS的电荷仅仅依赖于相应的费米速度。另一方面，如果SIS存在，ABS是电荷中性的，类似于马约拉纳费米子。我们证明了ABSs的电荷可以通过共振微分隧穿电导在隧穿输运谱中进行实验测量。
2012-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
From Andreev bound states to Majorana fermions in topological wires on superconducting substrates : a story of mutation
研究了拓扑纳米线隧道与s波超导衬底耦合中的邻近效应。我们使用一般的格林函数的方法，使我们能够研究的Andreev束缚态在电线到马约拉纳费米子的演变。我们表明，隧道耦合的强度诱导拓扑转变，其中的马约拉纳费米子态可以被破坏时，耦合很强。此外，我们提供了一个唯象研究的影响，在超导体中的混乱的形成马约拉纳费米子。我们注意到一个非平凡的效果的准粒子加宽项，它可以把线从拓扑到非拓扑相在一定范围内的参数。我们的结果也有直接的后果，纳米线耦合到一个非均匀的超导体。
2013-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson radiation from gapless Andreev bound states in HgTe-based topological junctions
振荡约瑟夫森超导电流射频发射的频率分析是研究拓扑约瑟夫森结性质的一种有效的被动方法。特别地，约瑟夫森发射的测量使得能够检测拓扑无隙Andreev束缚态的预期存在，该束缚态引起约瑟夫森频率$f_J$的一半处的发射，而不是$f_J$处的常规发射。在这里，我们报告的直接测量射频发射光谱的约瑟夫森结的碲基栅极可调拓扑弱链接。发射光谱在约瑟夫森频率$f_{\rm J}/2$的一半处显示出清晰的信号。发射谱线的线宽表示$f_{\rm J}/2$谱线的相干时间为$0.3-\SI{4}{ns}$，比$f_{\rm J}$谱线（$3-\SI{4}{ns}$）短得多。这些观察结果强烈指向拓扑无隙Andreev束缚态的存在，并为未来基于HgTe的拓扑量子计算平台铺平了道路。
2016-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
