Quest for topological superconductivity at superconductor-semiconductor interfaces
我们分析了来自隧道光谱和其他实验的纳米线中的Majorana零模的证据，并探索了量子计算感兴趣的拓扑保护态的路径。我们说明了超导体-半导体界面质量的重要性，并勾勒出这些界面的材料科学的进一步进展可以带我们去哪里。最后，我们讨论了在同一材料平台上观测更多奇异非阿贝尔任意子的前景，以及如何与高能物理联系起来。
2019-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Magnetic texture modulated superconductivity in superconductor/ferromagnet shells of semiconductor nanowires
Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）；Universidad de Chile（智利大学）；Danish Fundamental Metrology（丹麦基础计量）；Universidad de Santiago de Chile（圣地亚哥德智利大学）
通过控制EuS磁结构实现InAs/EuS/Al纳米线中超导性，为拓扑量子比特和超导器件提供新途径。
2026-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
The interplay of phonon and exciton-mediated superconductivity in hybrid semiconductor-superconductor structures
我们预言了在激子-极化激元玻色子凝聚体存在下，传统的Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）超导体的临界温度会有很大的提高。这种效应强烈依赖于声子和激子-极化激元介导的BCS超导截止频率的比值。我们还讨论了一种可能的设计混合超导体超导体结构适合于实验观察这样的效果。
2018-02-10 cond-mat.supr-con
Topological superconductivity in full shell proximitized nanowires
我们考虑一个新的模型系统支持马约拉纳零模式的基础上半导体纳米线与一个完整的超导壳。我们证明，在存在的自旋轨道耦合在半导体中诱导的径向电场，绕组的超导序参量导致一个拓扑相支持马约拉纳零模式。拓扑相在大范围的化学势上持续存在，并且可以由穿透圆柱体的可预测的弱磁场引起。该系统可以很容易地实现在一个完整的超导壳覆盖的半导体纳米线，打开了实现拓扑量子计算建议的途径。
2018-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Single-interface superconductivity in two-layer semiconductor heterostructures
我们在PbTe/PbS，PbTe/PbSe和PbTe/YbS双层半导体异质结构中发现了超导电性。通过比较两层样品的数据与单硫族化物薄膜的数据，我们得出结论，超导电性与两个半导体之间的界面。低维性质的超导夹层的证据，并提出了一个模型，解释了单界面超导的外观。
2005-11-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ballistic superconductivity in semiconductor nanowires
半导体纳米线由于其受限的几何形状和静电可调性，为量子输运开辟了新的研究途径。它们为超导性提供了一个特殊的试验平台，从而实现了将超导体的宏观量子特性与控制电荷到单个电子的可能性相结合的混合系统。这些进展使半导体纳米线成为实现拓扑超导性和马约拉纳模式的最前沿。从Majoranas的拓扑性质中受益的主要挑战是减少混合纳米线器件中的无序。在这里，我们展示了InSb半导体纳米线的弹道超导性。我们的结构和化学分析表明，纳米线和NbTiN超导体之间的高质量的界面，使弹道输运。这表现为正常载流子的量子化电导，Andreev反射载流子的强烈增强的电导，以及具有显着降低的态密度的诱导硬间隙。这些结果为无无序的马约拉纳器件铺平了道路。
2017-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Localization and Superconductivity in Doped Semiconductors
受掺硼金刚石超导电性发现的启发，我们研究了重掺杂半导体杂质半导体中的局域化和超导电性。从微观角度研究了安德森局域化与s波超导之间的竞争。利用超导涨落的自洽单圈阶理论，考虑了超导中微观不均匀性和热涨落的影响。本文在无序三维吸引哈伯德模型的基础上，描述了从主带超导到杂质带超导的过渡。我们发现，超导体-绝缘体转变（SIT）伴随着交叉。我们指出了增强库珀配对的交叉制度。电子波函数的进一步局域化导致非相干库珀对和T_c以上的赝能隙。绘制了主带超导、杂质带超导、安德森局域化、费米液态和赝能隙态的全局相图。对掺杂金刚石、SiC和Si的超导电性提出了理论解释。
2009-01-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.supr-con
Theoretical aspects of simple and nested Fermi surfaces for superconductivity in doped semiconductors and high-$T_C$ cuprates
在费米能处的态密度$N(E_F)$在掺杂的超导半导体和高- $T_C$铜酸盐中是低的。这与通常认为超导需要大的电子-玻色子耦合$λ$，因此也需要大的$N(E_F)$形成对比。然而，这些系统的通用费米面（FS）是相对简单的。这里提出的论点表明，从三维多带FS到二维和简单的FS是积极有利的超导性。玻色子的嵌套和少量激发补偿了低的$N(E_F)$。铜酸盐的二维FS的典型行为以及杂质半导体和金刚石中的小的三维FS袋导致$T_C$变化作为与已经观察到的一致的掺杂的函数。预测金刚石从电子掺杂比从空穴掺杂获得更高的$T_C$，而Si和Ge中的超导性的条件不太有利。高$T_C$材料理想地应该具有很少的具有合理大的$N(E_F)$的平坦且平行的FS片材。
2013-12-23 cond-mat.supr-con
Ferromagnetic superconductivity with excitonic Cooper pairs: Application to $Γ$-valley twisted semiconductors
提出通过掺杂关联铁磁绝缘体使激子型Cooper对凝聚的铁磁超导理论，利用强耦合展开证明其涌现机制，并预言在蜂窝莫尔超晶格扭曲半导体中的实现方案。
2025-08-12 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Odd-Parity Pairing and Topological Superconductivity in a Strongly Spin-Orbit Coupled Semiconductor
最近预测了保持时间反演对称性的拓扑超导体的存在，它们有望提供巡回无质量马约拉纳费米子的固态实现和拓扑量子计算的途径。他们的第一个具体例子CuxBi2Se3是去年发现的，但到目前为止，由于缺乏指导原则，对新材料的研究一直受到阻碍。在这里，我们报告的点接触光谱实验表明，低载流子密度超导体Sn_{1-x} In_{x} Te伴随着表面Andreev束缚态，与理论分析的帮助下，奇宇称配对和拓扑超导性的证据。目前和以前在Sn_{1-x} In_{x} Te和CuxBi 2 Se 3中发现的拓扑超导电性表明，强自旋轨道耦合所支持的奇宇称配对是实现拓扑超导电性的常见潜在机制。
2012-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Hard gap in epitaxial semiconductor-superconductor nanowires
超导性的许多现在和未来的应用将受益于载流子密度和隧穿速率的静电控制，这是半导体器件的标志。一个特别令人兴奋的应用是实现拓扑超导性作为量子信息处理的基础。基于半导体纳米线中的邻近效应的这一方向的提议很有吸引力，因为关键成分目前已经掌握。然而，以前的情况下，接近半导体显示显着的隧道电导低于超导能隙，这表明一个连续的subgap状态-一种情况，使拓扑保护无效。在这里，我们报告了一个硬超导能隙诱导的邻近效应在半导体中，使用外延Al-InAs超导体-半导体纳米线。硬间隙，以及良好的材料性能和栅极可调谐性，使这种新的混合系统的一些应用程序，以及介观超导的基础研究有吸引力。
2015-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Momentum relaxation in a semiconductor proximity-coupled to a disordered s-wave superconductor: effect of scattering on topological superconductivity
研究了常规半导体和无序s波超导体之间的超导邻近效应。我们计算了半导体中由于电子隧穿进入无序超导体和散射杂质的过程而产生的有效动量弛豫率。有效无序散射率的大小对于理解出现在半导体中的拓扑（手性p波）超导状态的稳定性是重要的，因为无序散射具有有害影响并且可以将系统驱动到非拓扑状态。我们发现，杂质的有效散射率涉及高阶隧穿过程，并抑制由于准粒子和准空穴轨道的破坏性量子干涉。我们发现，尽管事实上，这两个邻近诱导的间隙和有效的杂质散射率取决于界面的透明度，有一个大的参数制度，拓扑超导相是强大的超导体中的无序。因此，我们建立了超导体中的静态无序不抑制邻近感生的拓扑超导性的半导体。
2011-10-25 cond-mat.supr-con
Universal enhancement of superconductivity in two dimensional semiconductors at low doping by electron-electron interaction
在二维多通道半导体中，在低掺杂下，即使是适度的电子-电子相互作用也会增强对引起谷极化的任何扰动的响应。如果谷极化是由于电子-声子耦合，电子-电子相互作用导致超导临界温度的提高。通过进行第一性原理计算超越密度泛函理论，我们证明了这种效应占非常规的掺杂依赖的超导转变温度（T $_c$）和磁化率测量锂$_x$ ZrNCl。通过寻找最大T $_c$增强的条件，我们展示了如何弱掺杂的二维半导体提供了一条通往高T $_c$超导性的途径。
2015-01-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Effects of large induced superconducting gap on semiconductor Majorana nanowires
随着InAs纳米线和超导Al壳之间具有强超导体-半导体隧道耦合的极高质量外延界面的最近实现，可以探索半导体中邻近诱导超导性的新制度，其中诱导间隙的值可能与体Al间隙（大间隙）相似，具有可忽略的子间隙电导（硬间隙）。我们提出了几个实验相关的后果，这个大间隙强耦合制度的隧穿实验，我们评论的前景，这个制度的拓扑超导性。特别是，我们表明，具有较强的自旋-轨道耦合和大自旋g因子的半导体纳米线的优点可能都受到损害，在这种强耦合的限制，和稍微弱的界面隧穿可能是必要的，以实现最佳的接近超导的半导体纳米线。我们推导出一个最小的，通用的强耦合硬间隙制度获得良好的定性与实验一致的理论，并指出未来的发展方向，进一步朝着马约拉纳纳米线的混合超导体超导体结构。
2015-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Superconductivity in Shear Strained Semiconductors
半导体性和超导性是对科学和技术有巨大影响的显著量子现象，并且通常通过压力或掺杂可以调谐以具有两种类型的量子态的材料具有重要的基础和实际意义。在这里，我们通过第一性原理计算展示了通过不同的大范围弹性剪切应变将半导体调谐为超导体的独特途径，正如硅和碳化硅的示例性案例所证明的那样。应变驱动的键合结构，电子态，晶格振动和电子-声子耦合的演化分析揭示了强大的普遍变形诱导机制吉祥调制半导体和超导状态下的通用材料条件。这一发现为合理探索这些复杂量子现象在广泛材料中的可调谐出现和转变开辟了广阔的未开发结构配置。
2021-07-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Interplay of superconductivity and ferromagnetism in ferromagnetic semiconductor-based Josephson junctions
The University of Tokyo（东京大学）；New York University（纽约大学）；Center for Spintronics Research Network, The University of Tokyo（东京大学自旋电子学研究网络中心）；Institute for Nano Quantum Information Electronics, The University of Tokyo（东京大学纳米量子信息电子研究所）
研究揭示了铁磁半导体异质结构在诱导超导性和超导二极管效应中的潜力，展示了非传统弗拉恩霍费尔干涉图案和时序对称性破缺的证据。
2026-03-17 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Proximity-induced gapless superconductivity in two-dimensional Rashba semiconductor in magnetic field
受近期实验启发，本文提出了一种描述被超导体近邻化的无序二维 Rashba 半导体的理论模型，预测了无能隙超导相，并在真实数据上实现了定量吻合，可提取平均自由程等原位材料参数。
2024-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Evolution of electronic states and emergence of superconductivity in the polar semiconductor GeTe by doping valence-skipping In
GeTe是一种化学结构简单的IV-VI族半导体材料，由于掺杂和外界刺激而具有丰富的物理性质。这些特性包括铁磁性、铁电性、相变记忆功能和极大的热电优值。在这里，我们报告了一个超导体-半导体-超导体的转变控制微调在掺杂。此外，我们的结果还表明，在Ge $_{1-x}$ In $_{x}$ Te中，在$x = 0.12$附近存在一个临界掺杂浓度，其中各种性质要么出现极值，要么改变它们的特性：结构由极性菱面体转变为立方结构，电阻率急剧增加几个数量级，载流子类型由空穴转变为电子，并且状态密度在出现超导相的黎明时减小。通过芯能级光电子能谱，我们发现的In价态的变化，从在$^{3+}$在$^{1+}$与增加$x$的迹象，这表明该系统是一个新的有前途的游乐场，以探测价的波动和它们可能对超导性的影响。
2019-01-25 cond-mat.supr-con
Anisotropic superconductivity induced at a hybrid superconducting-semiconducting interface
外延半导体-超导体异质结是门极可调谐超导电子学的一个很有前途的平台。到目前为止，在这样的混合系统中的超导性能已经预测的基础上简化的杂交模型，忽略了电子结构，可以出现在界面处。在这里，我们表明，在半导体黑磷和原子薄膜的铅之间的界面处衍生的混合电子结构可以大幅修改薄金属膜的超导性质。利用超低温扫描隧道显微镜和光谱学，我们确定了界面驱动的莫尔结构，并观察到铅膜的超导能隙和涡旋结构的强各向异性重整化。基于密度泛函理论，我们将超导体的重正化归因于半导体能带结构的各向异性特征印刻在超导体费米面上的界面处的弱杂化。基于混合双带模型，我们将这种杂化驱动的重正化与超导序参量的加权联系起来，从而定量地再现了测量的光谱。这些结果说明了界面杂化在超导体-半导体异质结构中的作用，以及基于门可调谐超导电子学的工程量子技术的途径。
2021-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconductivity in Dense Rashba Semiconductor BiTeCl
层状非中心对称碲化铋正被研究作为拓扑绝缘体的候选材料。压力被认为是必不可少的诱导和调整这些系统中的拓扑秩序。通过电输运和拉曼散射测量，我们发现BiTeCl的两个高压相具有不同的正常态特征、载流子特性和上临界场行为，并具有超导电性。当电阻率最大值或电荷密度波被外加压力抑制时，超导性出现，然后持续到测量的最高压力51 GPa。电阻率的三个数量级的大幅度提高表明在致密绝缘相中可能实现了拓扑有序。这些发现不仅丰富了拓扑绝缘体的超导家族，而且为碲化铋的拓扑超导电性研究铺平了道路。
2015-01-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Band-edge superconductivity
我们表明，超导性可以出现在半导体中的墨西哥帽形状的带时，化学势被调谐接近带边，但不相交的带，只要相互作用足够强。因此，这是一个例子，当相互作用超过阈值时，超导性可以从带绝缘体中出现。具有简单立方对称点群和强自旋轨道耦合的半导体提供了具有这种能带色散的系统的例子。
2016-05-09 cond-mat.supr-con
Superconductivity in the ferromagnetic semiconductor SmN
同时拥有不同相态物质的材料的发现，最初常常混淆，但最终增强了我们对共存类型的秩序的基本理解。相关的智力挑战，以及对潜在应用的更大的多功能性的承诺，使得这样的系统成为现代材料科学的焦点。特别是，最近已作出很大努力，使半导体铁磁性和金属铁磁体超导。在这里，我们报告了前所未有的观察到的大量施主掺杂的铁磁半导体，SmN，成为超导铁磁性保持完整。在这种材料中，导带和价带的极大交换分裂使得由SmN承载的超导有序必须是非常规的三重态类型，最有可能表现出p波对称性。短程自旋涨落，这被认为是目前已知的三重态超导体中的配对相互作用的原因，在SmN中被淬灭，这表明其超导性是声子或库仑介导的配对机制的结果。这种情况进一步支持了推断的超导载流子的重质量。与SmN中的铁磁状态相关的独特的近零磁化强度进一步帮助其与超导性共存。介绍这种新型的材料系统，其中半导体，铁磁和超导性能相结合，提供了一个多功能的新实验室，研究物质的量子相。此外，这是朝着确定融合超导性和自旋电子学的材料迈出的重要一步，迫切需要设计具有卓越功能的电子设备。
2016-03-02 cond-mat.supr-con
Induced superconductivity in high mobility two dimensional electron gas in GaAs heterostructures
约瑟夫逊场效应晶体管（JoFET）概念的引入引发了对半导体中邻近效应的积极研究。在InAs、石墨烯和拓扑绝缘体中的二维气体中，以及在包括量子自旋霍尔边缘的一维系统中，已经证明了诱导超导性和临界电流的静电控制。最近，对超导体-半导体界面的兴趣被马约拉纳费米子的研究所重新唤起，马约拉纳费米子被预测存在于界面处。更奇异的非阿贝尔激发，如parafermion（分数马约拉纳费米子）或斐波那契费米子可能会形成时，分数量子霍尔边缘状态界面超导。在本文中，我们开发了透明的超导接触，高流动性的二维电子气（2DEG）在GaAs中，并证明了诱导超导跨越几个微米。超电流在弹道结已被观察到跨越0.6 $μ$ m的2DEG，以前只在点接触，但必不可少的形成分离良好的非阿贝尔状态的制度。高临界场（$>16$特斯拉）的NbN接触，使长期寻求的制度之间的相互作用的超导电性和强关联的状态在高磁场的2DEG的调查。
2015-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Semiconductor to Metal Transition, Dynamical Stability and Superconductivity of Strained Phosphorene
最近，基于厚度低至几纳米的少层磷烯晶体的场效应晶体管已经成功制造，引发了人们对这种新功能二维材料的兴趣。在这项工作中，我们应用第一性原理计算来研究单层和双层磷烯的电子结构和晶格动力学随垂直应变的演化。研究发现，通过改变磷烯的厚度或施加在磷烯上的应变，可以很好地调节磷烯的带隙宽度，并出现从半导体到金属的转变。特别是通过调节层间距离，双层磷烯可以成为良好的BCS超导体，其中层间范德华耦合有利于对应变的动力学稳定性。
2014-09-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Proximity effect and Majorana bound states in clean semiconductor nanowires coupled to disordered superconductors
我们研究了具有强自旋轨道耦合的半导体线，它与具有化学势无序的超导体邻近耦合。当半导体-超导体界面处的隧穿非常弱时，已知超导体中的无序不影响感生超导性，因此也不影响在临界磁场之上出现的有效拓扑超导性。我们非微扰地证明了这个结果是如何通过获得低能量（即，subgap）激发光谱通过直接数值对角化适当的BdG哈密顿量。在强邻近耦合的情况下，我们发现母超导体中的无序通过使感生对势无序来抑制零磁场下的（非拓扑）感生能隙。在大磁场下的拓扑超导相，强邻近耦合减小了Majorana束缚态的局域长度，使得诱导的无序消除了拓扑能隙，同时出现了体Majorana零模，即使对于短线也是如此。
2016-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topological superconductivity with emergent vortex lattice in twisted semiconductors
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
该研究揭示了扭折半导体中拓扑超导态与分数量子反常霍尔效应的关联，通过涌现磁场诱导的双涡旋晶格实现半整数热霍尔电导。
2026-02-16 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Superconductivity in a semiconductor doped with the resonance negative U-centers
本文研究了共振负U中心掺杂半导体对超导转变温度的影响，发现电子吸引提升转变温度而共振散射与杂化降低转变温度，并指出在无电子-声子耦合且低浓度下超导转变完全缺失。
2025-04-26 cond-mat.other cond-mat.supr-con
Theory of Topological Superconductivity in Doped IV-VI Semiconductors
基于最小有效模型，我们从理论上研究了掺杂AB型IV-VI半导体中潜在的非常规超导电性。根据实验结果，我们着重讨论了自旋三重态通道，并得到了与费米面各向异性和相互作用强度有关的超导相图。相图中出现了丰富的节点态和无节点态，这些态具有不同的对称性破缺，并且都是时间反演不变性和拓扑非平凡的。具体地说，各种节点超导基态，被称为拓扑狄拉克超导体，其特征在于体部的狄拉克节点和表面的马约拉纳弧;在全能隙态中，存在镜像对称保护的有利于螺旋马约拉纳铰链锥的二阶拓扑超导体态，以及支持4个表面马约拉纳锥的不同的一阶拓扑超导体态。文中还讨论了各种超导基态的实验验证。
2022-04-16 cond-mat.supr-con
Field-effect induced superconductivity in surfaces of tetrahedrally coordinated semiconductors: the case of (111) hydrogenated silicon
我们以氢化（111）硅表面为例，证明了通过场效应（FET）掺杂在四面体配位半导体中诱导双晶相变的可能性。我们进行密度泛函理论计算的电子和振动特性的系统在适当的FET几何形状，考虑到所施加的电场和感应电荷密度。利用$q=Γ$中的简化模型和McMillan/Allen-Dynes公式，我们得到了临界温度的估计。我们观察到，通过在$n_{dop}=6\cdot10^{14}$ cm $^{-2}$处重掺杂空穴，我们得到了$λ_{Si}=0.98$的电子-声子耦合常数和在$T_{\text{c}}\in[8.94;10.91]$ K处的双稳态相变，其中$μ^*\in[0.08;0.12]$。
2020-01-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Axionic superconductivity in three dimensional doped narrow gap semiconductors
本文研究了掺杂三维窄禁带半导体材料$\mathrm{Cu}_x\mathrm{Bi}_2\mathrm{Se}_3$和$\mathrm{Sn}_{1-x}\mathrm{In}_x\mathrm{Te}$中常规s波与三重态Balian-Werthamer或B相配对之间的竞争。当两个竞争通道的耦合常数相当时，我们发现了低温下同时发生时间反转和宇称违反的$p + is$态，这为物质的动态轴子态提供了一个例子.与时间反演不变的拓扑B相不同，$p + is$态具有带隙的Majorana费米子作为表面Andreev束缚态，这引起异常的表面热霍尔效应。$p+is$态的反常引力和电动力学响应可以用$θ$真空结构来描述，其中$θ\neq 0$或$π$。
2014-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Bulk disorder in the superconductor affects proximity-induced topological superconductivity
我们研究了超导体中的普通无序对磁性吸附原子诱导的Shiba态和隧道耦合到大块超导体的纳米线中的邻近诱导超导性的影响。在自洽玻恩近似的形式主义，我们表明，与普遍的信念相反，邻近诱导的拓扑超导性可以受到不利影响的体超导无序，即使在没有任何障碍的纳米线（或超导体纳米线界面）时，邻近隧道耦合是强的。特别是，体无序可以有效地随机化的柴坝状态的能量。在一个接近的半导体纳米线的情况下，我们数值计算的依赖性的有效的障碍和配对间隙诱导线作为超导体-超导体隧道耦合的函数。我们发现，诱导的耦合无序的标度指数总是大于诱导的间隙，这意味着在弱耦合，邻近诱导的配对间隙占主导地位，而在强耦合，诱导的无序占主导地位。这些发现带来了提高质量的块状超导体本身的重要性（除了质量的纳米线和接口）在实验中寻找固态马约拉纳费米子在邻近耦合的混合结构，特别是，指出追求强耦合的半导体和超导体之间的目标朝着有一个大的邻近间隙的陷阱。特别是，我们的工作建立了强耦合混合系统中的大块超导体的Majorana研究必须在超净的限制，因为否则的散装无序可能会完全抑制所有诱导的拓扑超导效应。
2015-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Realizing Majorana zero modes in superconductor-semiconductor heterostructures
在实验室中实现拓扑超导和Majorana零模是凝聚态物理的主要目标之一。我们回顾了这一快速发展的领域的现状，重点是超导体的拓扑超导性的建议。讨论了材料科学的进展和最近实验中Majorana零模的鲁棒特征。在简要介绍了这个问题后，我们概述了几个下一代实验探测马约拉纳零模式的奇异性质，包括融合规则和非阿贝尔交换统计。最后，我们讨论了在这些系统中实现基于Majorana拓扑量子计算的前景。
2018-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Long-lived non-equilibrium superconductivity in a non-centrosymmetric Rashba semiconductor
我们报告的非平衡磁动力学在拉什巴超导体GeTe，它缺乏在散装反转对称性。我们发现，在低温下的系统表现出一个非平衡态，它的衰变时间尺度，超过传统的电子散射时间的许多数量级。这揭示了一个非平衡磁响应，是不对称的磁场逆转，引人注目的是，诱导一个非平衡超导状态不同于平衡的。我们开发了一个模型的Rashba系统，其中非平衡态配置放松在一个有限的时间尺度上捕获的定性特征的数据。我们还获得了另一个非超导Rashba系统的慢动力学的证据。我们的工作为非中心对称超导体和Rashba系统的动力学提供了新的见解。
2019-02-12 cond-mat.supr-con
Pressure-induced superconductivity in the van der Waals semiconductor violet phosphorus
本文报道了紫磷在约2.75 GPa起出现的压力诱导超导电性，并建立了其温度-压力超导相图，发现其Tc在不同结构相中呈现约7 K和10 K两个平台，展示了紫磷可调谐的电子性质。
2023-07-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Superconductivity in heavily boron-doped silicon carbide
2004年在重掺硼金刚石（C：B）和2006年在硅（Si：B）中发现的超导性重新引起了人们对半导体超导态的兴趣。宽禁带半导体的电荷载流子掺杂导致金属相，在进一步掺杂时可以出现超导性。最近，我们在一个密切相关的系统中发现了超导性：重硼掺杂碳化硅（SiC：B）。用于该研究的样品由立方和六方SiC相组成，因此这导致了它们中哪一个参与超导性的问题。在这里，我们专注于一个样品，主要由六方SiC没有任何迹象的立方修改通过X射线衍射，电阻率和交流磁化率。
2008-10-01 cond-mat.supr-con
Proximity-induced superconductivity generated by thin films: Effects of Fermi surface mismatch and disorder in the superconductor
我们研究了表征超导薄膜的无序对由薄膜产生的邻近诱导超导性的影响（例如，半导体）的三维微观模型的精确数值分析的基础上。为了使问题数值上易于处理，我们使用一个递归的格林函数的方法结合修补的方法，利用短期性质的界面格林函数在无序的存在。由于超导体（SC）和半导体（SM）之间的费米表面失配以及横向SC模式的约束诱导量子化，由干净SC膜诱导的邻近效应通常比体SC的相应量小一到三个数量级，并且表现出巨大的厚度依赖性变化。无序的存在具有竞争效应：一方面它增强了邻近诱导的超导性并抑制了其强烈的厚度依赖性，另一方面它在SM中产生邻近诱导的有效无序。本文用非微扰方法研究了邻近诱导无序对拓扑超导相和相应的Majorana模的影响。
2022-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Strain enhanced superconductivity of Mo$X_2$ ($X$=S or Se) bilayers with Na intercalation
Mo $X_2$（$X$ =S或Se）是具有二维结构的半导体族。最近的计算预测了电子掺杂的MoS $_2$单层膜的超导电性。本文对单层Na插入Mo $X_2$双层膜的电子结构和晶格动力学进行了计算。根据电子-声子相互作用，可以预测这种双层膜可以通过钠的插入而从间接带隙半导体转变为超导体。更有趣的是，双轴拉伸应变可以显着提高超导温度高达$\sim10$ K的Na-插层的MoS $_2$。此外，Na插层MoSe $_2$的声子平均自由程也得到了很大的提高，这为相关的应用提供了依据。
2016-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Pressure-induced Superconductivity in Crystalline Boron Nanowires
报道了高压下菱方晶体结构硼纳米线的超导电性。与块状菱面体硼明显不同，这些BNW在比块状硼低得多的压力下显示出超导体-金属转变。此外，我们发现这些BNW成为超导体的Tc=1.5 K在84 GPa，在该压力下，散装硼仍然是一个半导体，通过在金刚石对顶砧单元的原位电阻测量。随着压力的增加，BNW的Tc增加。超导电性的发生在BNW的压力低至84 GPa可能是由于尺寸效应。
2009-04-08 cond-mat.supr-con
Topological superconductivity in bilayer Rashba system
本文从理论上研究了两层相互作用的Rashba系统中可能存在的拓扑超导电性，该系统可以由半导体和氧化物的异质结构构成。杂化导致了单粒子弥散中的间隙，以及两层之间的电子-电子相互作用导致了新的超导电性相图。结果表明，当费米能级在杂化能隙内，层间相互作用为排斥作用时，拓扑超导电性{ \it without breaking time-reversal symmetry}得以实现，这两个条件在实际系统中都能满足.在紧束缚模型中对边缘通道进行了数值研究，并给出了几个实验预测。
2012-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconductivity in silicon: a review
硅是地球上发现的最丰富的元素之一，多年来一直是半导体行业的绝佳选择。尽管它在现代基于超导体的电子设备中有着显着的应用，但立方硅在超导电子学中的潜力仍然是一个挑战，因为即使是重掺杂的硅晶体在正常条件下也不会超导。很明显，如果能在立方硅中引入超导性，将在低功耗电子电路方面带来突破。受此启发，几个研究小组试图通过许多不同的途径在硅中诱导超导性。然而，已知硅的一些其他结构相如$β$ -Sn和简单的六方晶系显示超导性。在这篇综述文章中，讨论了硅中超导性的各种理论和实验方面。对不同相态和不同结构形式的硅的超导电性也作了评述。我们还强调了硅的超导相在超导纳米电子技术应用中的潜力。
2021-08-09 cond-mat.supr-con
Topological superconductivity in doped magnetic moiré semiconductors
本文提出在掺杂的过渡金属二硫族化物莫尔异质双层中，利用层间激子诱导的可调 p 波 Feshbach 共振实现拓扑超导，并预言其具有螺旋 Majorana 边缘模式及半整数量子化自旋热霍尔电导等特征。
2023-04-04 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Resonantly enhanced polariton-mediated superconductivity in a doped transition metal dichalcogenide monolayer
提出利用激子极化子在单层过渡金属硫族化物中实现光诱导超导性的方案，通过共振激发避开泡利阻塞并利用 Feshbach 共振调节相互作用，有望在较高温度下实现超导。
2025-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Parity-preserving and magnetic field resilient superconductivity in indium antimonide nanowires with tin shells
我们研究了自下而上生长的半导体锑化铟纳米线，其表面涂有锡壳。贝壳的厚度是均匀的。Sn与InSb的界面是突变的，没有发生互扩散。用于传输的器件通过使用附近的纳米线以及薄片原位遮蔽纳米线来制备，从而产生无蚀刻结。锡被发现诱导硬超导能隙在600-700微电子伏特的范围内。超导性在磁场中可持续到4 T。锡岛显示出令人垂涎的双电子充电效应，这是电荷宇称稳定性的标志。这些发现为基于新的超导体-半导体组合的超导和拓扑量子线路开辟了道路。
2019-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Unconventional superconductivity mediated by exciton density wave fluctuations
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）
研究通过双层半导体异质结构探索由激子密度波波动介导的非常规超导性，并分析其实验特征。
2026-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Chiral superconductivity in a semiconducting wire induced by helical magnetic order
该研究提出一维半导体与常规超导体、螺旋磁体邻近时无需外磁场或本征自旋轨道耦合即可展现手性超导性，通过能隙相长干涉调至拓扑区域获马约拉纳零模，化学势范围与自旋-电子耦合成正比。
2025-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Pressure-induced Superconductivity in Thermoelectric Semiconductor Mg3Sb2
ShanghaiTech University（上海科技大学）；Shanghai University（上海大学）；Zhejiang University（浙江大学）；University of Oxford（牛津大学）；Zhejiang Laboratory（浙江实验室）
本研究发现热电半导体Mg3Sb2在压力下会发生金属化、超导转变及结构相变，明确其高压相图，为高压下热电材料研究提供见解。
2026-08-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Quantum dot spectroscopy of proximity-induced superconductivity in a two-dimensional electron gas
我们报道了一个混合超导体-量子点器件的实现从InGaAs/InAlAs半导体异质结构中的二维电子气开始，通过自顶向下的纳米结构。量子点由放置在平面Nb-InGaAs量子阱-Nb结的正常区域内的静电栅极限定。在强库仑阻塞以及共隧穿光谱制度的测量允许直接探测的邻近诱导的能隙的弹道二维电子气耦合到超导体。
2011-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
A generic new platform for topological quantum computation using semiconductor heterostructures
我们表明，薄膜的半导体，如GaAs，其中的s波超导性和塞曼分裂诱导的邻近效应，支持零能量马约拉纳费米子模式在普通的涡旋激发。拓扑有序的关键是自旋轨道耦合的存在，与邻近诱导的s波超导共存。由于时间反演对称性被明确打破，薄膜的边缘构成了手性马约拉纳线。我们提出的异质结构--半导体薄膜夹在s波超导体和磁性绝缘体之间--是一个通用的系统，它可以作为拓扑量子计算的平台，凭借非阿贝尔马约拉纳费米子的存在。
2010-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Equilibrium circular photogalvanic effect in a hybrid superconductor-semiconductor system
用频率低于半导体带间跃迁能量的圆偏振光照射混合超导体-超导体系统，可以在其中感应出直流电流。在光束无法产生真正的电子-空穴激发的条件下，这种现象让人想起静态磁场中的迈斯纳效应。这种效应可以应用于腔光子和超导量子线路的结合系统中。
2011-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Enhancement of superconductivity near the pressure-induced semiconductor-metal transition in BiS2-based compounds LnO(0.5)F(0.5)BiS2 (Ln = La, Ce, Pr, Nd)
在3 ~ 300 K和2.8 GPa的压力范围内对BiS 2基超导体LnO_（0.5）F_（0.5）BiS 2（Ln = Pr，Nd）进行了电阻率测量。在较低压力下，PrO 0.5F 0.5BiS 2和NdO 0.5F 0.5BiS 2表现出超导性，其临界温度Tc分别为3.5和3.9 K。随着压力的增加，这两种化合物在压力Pt下从低Tc超导相转变为高Tc超导相，其中对于PrO 0.5F0.5BiS2和NdO 0.5F0.5BiS2，Tc分别达到7.6和6.4 K的最大值。压力引起的转变的特点是在一个小范围内的压力为0.3 GPa的两种化合物的Tc的快速增加。在正常状态下的PrO0.5F0.5BiS2，过渡压力Pt与半导体行为的抑制饱和的压力相关。在NdO_（0.5）F_（0.5）BiS_2的正常态下，Pt发生了超导-金属的转变。这一行为与最近报道的LnO0.5F0.5BiS2（Ln = La，Ce）化合物的结果相似。我们观察到Pt和两个超导相之间的Tc跳跃的大小都与Ln O_（0.5）F_（0.5）BiS_2（Ln = La，Ce，Pr，Nd）中的镧系元素成比例。
2013-09-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
McGill University M. Sc. Thesis: Topological Superconductivity without Proximity Effect
马约拉纳费米子的寻找一直是凝聚态研究的热点。这种难以捉摸的粒子，被预测存在于1937年，由于基本和实际的原因，一直在寻找。在基本层面上，迄今为止还没有观察到马约拉纳费米子，同时在实际层面上，如果发现马约拉纳费米子，它将代表非阿贝尔任意子，因此可以用来建造量子计算机。对马约拉纳费米子的研究最近已经转向拓扑超导性。拓扑超导体按其序参量相位的非平凡缠绕来分类，并且由于这个原因，期望在其涡核中支持马约拉纳费米子。由于这一点，近年来拓扑超导体的研究得到了加强。目前对可以表现为拓扑超导体的器件的提议是基于半导体异质结构，其中半导体的自旋轨道耦合带被带隙或塞曼场分裂，并且超导性通过接近常规超导体而引起。在这种设置中，在半导体层中获得拓扑超导性，并且所提出的异质结构通常包括两层或三层不同的材料。在这篇论文中，我们提出了一个简化这些类型的设备，提出了一种方法，其中超导层可以取代。我们的建议的一部分包括这些类型的系统的模型哈密顿量。本文还将发展几种不同的方法来分析该模型在不同参数区域的哈密顿量，最终目的是对其拓扑进行分类。
2013-08-16 cond-mat.supr-con
Topological quantum phase transition and superconductivity induced by pressure in the bismuth tellurohalide BiTeI
理论上预言了具有巨Rashba自旋分裂的半导体BiTeI的压力诱导拓扑量子相变。在这项工作中，在BiTeI和BiTeBr的电输运性质的演变进行了研究在高压下。在很宽的温度范围内的压力相关的电阻率通过在3 GPa左右的最小值，表明在BiTeI预测的过渡。在BiTeI和BiTeBr中观察到超导性，而在较高温度下的电阻率仍然表现出半导体行为。理论计算表明，超导性可能是从多谷半导体相发展而来的。超导转变温度Tc随压力的增加而增加，在23.5 GPa时达到最大值5.2 K（BiTeI在31.7 GPa时为4.8 K），随后缓慢下降。我们的结果表明，BiTeX（X = I，Br）化合物具有非平凡的电子态拓扑结构显示新的基态压缩。
2016-10-17 cond-mat.supr-con
Strain-induced partially flat band, helical snake states, and interface superconductivity in topological crystalline insulators
IV-VI族化合物中的拓扑晶体绝缘体在低能量下具有由多谷无质量狄拉克费米子组成的新颖拓扑表面态。在这里，我们表明，应变一般作为一个有效的规范场这些狄拉克费米子，并创建伪朗道轨道没有打破时间反演对称性。我们预测实现这种现象在IV-VI半导体异质结，由于自然发生的失配位错阵列在界面处，产生周期性变化的应变场。值得注意的是，零能朗道轨道在狄拉克点附近形成一个平带，并在更高的能量下与蛇态网络共存。我们建议，这种平带的高密度的状态引起的界面超导电性在异常高的温度下观察到的IV-VI族半导体多层膜，与非BCS行为。我们的工作展示了一条改变宏观电子性质以实现部分平坦带的新途径，并为实现新的关联态物质铺平了道路。
2014-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Holstein polaron in a valley-degenerate two-dimensional semiconductor
二维（2D）晶体已经成为具有可调载流子密度的一类材料。二维半导体的载流子掺杂可以用来调节多体相互作用和探索新的复合粒子。Holstein极化子是一种携带自诱导晶格变形云（或声子）的电子的小复合粒子，已被提出在高温超导性和器件中的载流子迁移率中发挥关键作用。在这里，我们报告的Holstein极化子在表面掺杂的层状半导体，MoS 2，最近发现了一个令人费解的二维超导圆顶与临界温度为12 K的发现。使用高分辨率的带映射的载流子，我们发现了强烈的带重正化集体确定为一个迄今为止未观察到的光谱函数的荷斯坦极化子。电子-声子（e-ph）耦合在MoS 2中的意外的短程性质可以通过其谷简并性来解释，该谷简并性使得能够通过声学声子介导的强烈谷间耦合。耦合强度被发现逐渐增加沿超导圆顶的中间制度，这表明在二维超导双极化配对。
2018-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
