Selective Area Superconductor Epitaxy to Ballistic Semiconductor Nanowires
半导体纳米线如InAs和InSb是研究Majorana零模和证明拓扑量子计算相关的非阿贝尔粒子交换的有前途的材料。虽然纳米线中马约拉纳束缚态的证据已经被证明，但这些实验中的大多数都以显著的无序为特征。特别是，超导体和纳米线之间的界面不均匀性被强烈认为是无序和由此产生的软超导能隙普遍存在于混合超导体-超导体系统的隧穿研究中的罪魁祸首。此外，纳米线系统中缺乏弹道输运可以产生模拟马约拉纳签名的束缚态。我们解决这些问题，通过选择性区域外延的Al到InSb纳米线，适用于其他纳米线和超导体的技术的发展。外延InSb-Al器件通常具有硬超导能隙，并表现出弹道一维超导性和在单模区中的超导电流的接近完美的传输，为工程和控制一维拓扑超导性提供了条件。此外，我们证明了外延InSb-Al超导岛设备，基于马约拉纳的量子计算应用的构建块，使用选择性区域外延制备可以实现微米级弹道一维传输。我们的研究结果为量子器件应用的弹道超导电子学网络的发展铺平了道路。
2018-09-11 cond-mat.mes-hall
Majorana fermions in topological insulator nanowires: from single superconducting nanowires to Josephson junctions
研究了具有邻近效应的一维拓扑绝缘体（TI）纳米线中Majorana费米子束缚态的特征。计算了单根TI纳米线的相图和能谱，结果表明，当单根TI纳米线中含有0对、1对和2对Majorana费米子时，纳米线可以处于缠绕数为$W=0, \pm 1$和$\pm 2$的拓扑不变相.它还表明，拓扑绕组数，即，可以从由两个TI纳米线制成的约瑟夫森结装置的输运测量中提取TI纳米线中的马约拉纳费米子对的数目，而可以使用超导量子干涉装置（SQUID）设置提取缠绕数目的符号。
2017-03-04 cond-mat.mes-hall
Majorana excitons in a Kitaev chain of semiconductor quantum dots in a nanowire
本文提出Majorana激子理论，研究光激发电子-空穴对与纳米线量子点Kitaev链中Majorana费米子的相互作用，并通过解析与精确对角化方法在吸收光谱中证实Majorana零模的存在。
2023-06-30 cond-mat.mes-hall
Quasi-ballistic transport of Dirac fermions in a Bi2Se3 nanowire
在弱无序极限下研究了三维拓扑绝缘体Bi 2Se 3介观纳米线中Dirac费米子的量子相干输运.在非常低的温度下，许多谐波在Aharonov-Bohm振荡的傅里叶变换中被证明，揭示了表面态的长相位相干长度。值得注意的是，从它们的指数温度依赖性，我们推断出一个不寻常的1/T的相位相干长度的幂律。这种退相干对于与环境动力学弱耦合的准弹道费米子是典型的。
2012-12-12 cond-mat.mes-hall
Low energy anomalies in electron tunneling through strongly asymmetric Majorana nanowire
研究了电子输运在具有强非对称耦合的Majorana纳米线中的输运。在三个终端的几何形状（电接地的纳米线），它示出了无偏置电极的存在下恢复零偏置异常，即使强马约拉纳能量分裂。对于有效的两个终端的几何形状，我们表明，通过非对称马约拉纳结的电流是定性的不同，从类似的电流通过一个谐振（布赖特-维格纳）的水平。
2016-02-05 cond-mat.mes-hall
Gate-tuned Aharonov-Bohm interference of surface states in a quasi-ballistic Dirac semimetal nanowire
本文报道了在准弹道Cd_3As_2纳米线中观察到的表面载流子的拓扑保护输运，该纳米线足够薄，使得自旋织构的表面载流子形成一维子带，即使没有磁场，也表现出电导随栅极电压的振荡.通过连续调节栅压，可以使Aharonov-Bohm振荡的π相移周期性地出现或消失。这种由Berry相位引起的π相移证明了表面态的拓扑性质，四端非局域测量进一步揭示了表面态的拓扑保护输运.
2017-07-17 cond-mat.mes-hall
Transport through Majorana nanowires attached to normal leads
本文提出了一个二维半导体Majorana纳米线耦合到正常引线的输运耦合沟道模型。当纳米线主机零模式，显着的签名上的线性电导预测。一个有效的二次量子化模型，允许一个完全解析的解决方案是用来澄清的物理。我们还讨论了非线性电流响应（$dI/dV$）
2012-05-30 cond-mat.mes-hall
Majorana fermions in superconducting nanowires without spin-orbit coupling
我们发现，如果外部磁场的方向沿纳米线旋转，可以存在于纳米线的邻近诱导的s波超导配对的限制马约拉纳费米子。该系统相当于具有Rashba型自旋轨道耦合的纳米线，其强度与场角的导数成正比。对于现实的参数，我们证明了一组永磁体可以使附近的纳米线到拓扑非平凡的阶段，本地化马约拉纳模式在其两端。不需要自旋轨道耦合，这为马约拉纳费米子系统的演示和设计开辟了一条新的途径。
2014-07-16 cond-mat.mes-hall
Analytical model of nanowire FETs in a partially ballistic or dissipative transport regime
在纳米晶体管中，由漂移扩散模型描述的完全弹道情况和准平衡情况之间的中间输运状态仍然是一个开放的建模问题。已经提出了问题的分析方法，基于引入后向散射系数，或数值方法，包括在蒙特卡洛解的玻尔兹曼输运方程或在量子输运描述中引入耗散。在本文中，我们提出了一个非常简单的分析模型，无缝地覆盖整个范围内的通用准一维场效应晶体管的传输制度，并将其应用到硅纳米线晶体管。该模型基于将通用晶体管描述为串联的弹道纳米线晶体管的链，或者描述为在势垒区中操作的弹道晶体管和漂移扩散晶体管的系列。作为一个额外的结果，我们发现的流动性和平均自由程之间的关系，有深刻的后果，在纳米器件的运输的理解。
2009-10-05 cond-mat.mes-hall
Majorana Zero Modes in Nanowires with Combined Triangular and Hexagonal Geometry
几何形状对马约拉纳零模托管的影响进行了探讨，在核壳纳米线与一个六边形的核心和一个三角形的外壳，反之亦然。的能量间隔分离的电子状态本地化的角落，从本地化的壳的侧面上的状态被示出为较大的三角形纳米线与六边形的核心，比三角形的。我们建立了拓扑相图，这两种情况下，并将它们与早期的工作棱柱纳米线具有相同的核心和外壳的几何形状。我们建议，需要一个双芯纳米线，以允许编织操作的马约拉纳零模式在纳米线端平面。
2020-10-13 cond-mat.mes-hall
Hybrid Superconductor-Quantum Point Contact Devices using InSb Nanowires
研究拓扑超导性和马约拉纳束缚态的纳米线接近耦合到超导体的建议，要求在纳米线的运输是弹道。先前对混合超导体系统的研究已经证明了马约拉纳束缚态的存在，但这些实验也以无序为标志，无序破坏了弹道输运。在这封信中，我们证明了弹道输运在InSb纳米线直接与超导铝界面观察量子化电导在零磁场。此外，我们证明了纳米线是接近耦合到超导接触通过观察Andreev反射。这些结果是在InSb纳米线中建立拓扑超导电性的重要步骤。
2016-12-06 cond-mat.mes-hall
Optical absorption of semiconductor 2D Majorana nanowires
计算了平面二维Majorana纳米线的光吸收截面。光是用偶极近似来描述的。我们讨论了近零能量模式的截面上的特征。横向极化的低能量峰，在纵向的缺席，揭示了马约拉纳状态的存在。该峰值相对于水平职业的热拖尾是稳健的。我们考虑的影响，光学掩模隐藏部分纳米线的光。
2015-01-23 cond-mat.mes-hall
Majorana mode stacking, robustness and size effect in cylindrical nanowires
我们讨论了圆柱形有限量子纳米线中Majorana边缘模的鲁棒性。纳米线被建模为一个二维圆柱壳的半导体材料与邻近诱导的超导性和内在的Rashba自旋轨道相互作用。后者的特征在于在纳米线的横向方向上的有效电场和磁场。还假设了指向任意方向的外加磁场。数值对角化的哈密顿量，使我们能够研究不同的实验配置的纳米线的光谱。如果倾斜方向垂直于有效自旋轨道磁场，则马约拉纳模式被证明对于磁场远离圆柱体纵轴的倾斜是鲁棒的，但否则是脆弱的。另一方面，我们发现在相同的圆柱体边缘的纳米线半径的值的增加的Majorana模式的数量增加。我们把这种现象称为“叠加效应”，它是由于马约拉纳模式波函数之间的正交性而发生的。以这种方式，不同的马约拉纳在纳米线表面上占据互补位置。
2015-07-20 cond-mat.mes-hall
Quasi-particle current in planar Majorana nanowires
我们计算了平面混合（超导体-半导体）纳米线中Majorana态的局域准粒子电流。在不存在磁场的垂直分量的情况下，电流以圆形轨迹流动，没有优选方向。另一方面，当存在磁场的垂直分量时，准粒子电流以由磁场建立的取向围绕马约拉纳密度峰循环。
2015-07-17 cond-mat.mes-hall
Dominant non-local superconducting proximity effect due to electron-electron interaction in a ballistic double nanowire
本文通过栅极可调弹道InAs双纳米线约瑟夫森结研究库珀对分裂，发现线间超导占主导，并将其归因于一维电子-电子相互作用，为高效CPS和马约拉纳费米子构筑提供新途径。
2019-09-27 cond-mat.mes-hall
Majorana modes in smooth normal-superconductor nanowire junctions
本文提出了一种数值方法来获得纳米线中光滑的正常超导结的谱，这种结能够承载马约拉纳零模。电势和超导体界面的柔软性对马约拉纳模式的保护产生相反的效果。虽然软势是一个保护的障碍，软超导体的间隙过渡大大有利于it.We的方法还指出了扩展的马约拉纳状态时，传播模式是活跃的远离结的可能性，虽然这需要在所有开放的通道相等的入射通量。
2013-08-19 cond-mat.mes-hall
Effects of tilting the magnetic field in 1D Majorana nanowires
我们研究了磁场从平行方向倾斜对一维Majorana纳米线的影响。特别是，我们专注于马约拉纳零模式的存在条件，揭示了一个分析关系（正弦规则）之间的磁场方向相对于导线，其幅度和超导参数的材料。然后将研究扩展到纳米线的结，将其视为由两个均匀臂组成的磁性非均匀直纳米线。结果表明，它们的光谱可以用两个独立臂的光谱来解释。最后，我们研究了当臂长增加时，Majorana模的局域化是如何从结角处的磁界面转移到纳米线的末端的。
2015-07-17 cond-mat.mes-hall
Supercurrent through a spin-split quasi-ballistic point contact in an InAs nanowire
研究了Ta基超导电极与InAs纳米线接触时的超导邻近效应。使用本地底栅，我们控制沿纳米线的潜在景观，调整其电导准弹道制度。在高磁场（$B$）下，我们观察到与前两个自旋极化一维模相关的近似量子化电导平台。对于$B < 1$ T，超导性的发生伴随着相当大的电荷本地化的发展，导致0.7型电导异常。在这个制度中，邻近超电流表现出不寻常的，非单调的$B$的依赖。我们解释这一发现的近藤效应之间的竞争，占主导地位的近$B=0$，和塞曼效应，强制执行自旋极化和出现的$π$相移的约瑟夫森关系在较高的$B$。
2018-01-05 cond-mat.mes-hall
Aharonov-Bohm Oscillations in a Quasi-Ballistic 3D Topological Insulator Nanowire
在三维拓扑绝缘体（3D TI）纳米线中，通过无隙表面态发生输运，其中自旋垂直于动量固定[1-6]。因此，环绕表面的载流子获得πBerry相位，这被预测为在最低能量的1D表面子带中打开间隙。通过纳米线插入h/2 e的磁通量（Φ）应消除Berry相并恢复无间隙1D模式[7-8]。然而，这种特征在迄今为止报道的运输实验中一直缺失[9-11]。在这里，我们报告的测量机械剥离的三维TI纳米线，表现出阿哈罗诺夫-玻姆振荡与拓扑表面传输一致。使用低掺杂的准弹道器件，我们可以观察到在最低子带（即狄拉克点）附近，在Φ = 0时电导最小，在Φ = h/2 e时电导最大，达到e^2/h，以及输运的载流子密度依赖性。
2014-09-17 cond-mat.mes-hall
Majorana phi0 Junction in a Disordered Spin-orbit Coupling Nanowire with Tilted Magnetic Field
纳米线系统中的Majorana约瑟夫森结在清洁极限下表现出伪$4π$周期电流-相位关系。在这项工作中，我们研究如何在一个无序的马约拉纳约瑟夫森结内的Bogoliubov-de Gennes方法的倾斜磁场的电流相位关系。我们表明，倾斜的磁场诱导的电流相位关系的$ϕ_0$相移。最重要的是，我们发现这种$ϕ_0$ -连接行为即使在存在疾病的情况下也是稳健的。
2017-10-02 cond-mat.mes-hall
Determination of Rashba-coupling strength for surface two-dimensional electron gas in InAs nanowires
半导体自旋电子学领域中的关键概念是通过自旋轨道耦合（SOC）的自旋的电场控制，并且SOC强度决定这种控制的效率。我们提出了一种新的方法，允许弹道InAs纳米线的Rashba SOC强度的实验测定。研究了均匀磁场中表面二维电子气（2DEG）纳米线中载流子的能谱和弹道输运。在复子带结构的情况下，导出了线性响应一维弹道热功率的一般公式。的弹道电导和热电显示，揭示由于强SOC，使我们能够提出一种方法，SOC强度的确定的具体功能。
2015-12-25 cond-mat.mes-hall
Next steps of quantum transport in Majorana nanowire devices
马约拉纳零模是服从非阿贝尔交换统计的局域准粒子。编织马约拉纳零模式形成拓扑保护量子操作的基础，这在原则上可以显着减少量子位退相干和器件级的门控制错误。因此，在各种固态系统中寻找Majorana零模是凝聚态物理和量子计算机科学中的一个重要课题。自从在混合超导体-半导体纳米线器件中观察到第一个实验特征以来，这一领域在材料科学、传输实验和理论方面都有了巨大的发展。虽然基于这些马约拉纳纳米线制造第一个拓扑量子比特目前仍在进行中，但近期仍在进行几个相关的重要传输实验。这些不仅将作为中间步骤，而且还将从更基本的方面展示马约拉纳物理学。从这个角度来看，我们总结了这些关键的马约拉纳实验和潜在的挑战。
2019-11-13 cond-mat.mes-hall
Effects of ballistic transport on the thermal resistance and temperature profile in nanowires
研究弹道输运对纳米线温度分布和热阻的影响，通过分子动力学和声子蒙特卡洛模拟验证辐射器模型，发现该模型能解释长于声子平均自由程的纳米线中的弹道输运效应。
2024-06-27 cond-mat.mes-hall
Zero-energy pinning from interactions in Majorana nanowires
拓扑超导体边界处的马约拉纳零模是电荷中性的，是电子和空穴的相等叠加。然而，这种理想的情况在物理实现中很难实现，例如接近实际长度的半导体纳米线。在这样的系统中，马约拉纳重叠是不可避免的，并导致其杂化成有限能量的带电Bogoliubov准粒子，不像真正的零模式，受电子相互作用。我们在这里证明，这些相互作用，特别是与束缚电荷在介电环境中，彻底改变了非相互作用的范例。值得注意的是，相互作用可以完全抑制马约拉纳杂化周围的奇偶交叉，在纳米线中的总电荷的变化。这种效应被称为零能量钉扎，使Majoranas稳定回到零能量和电荷，并导致电子不可压缩的参数区域，其中Majoranas对局部扰动保持不敏感，尽管它们重叠。
2017-03-08 cond-mat.mes-hall
Majorana transport in superconducting nanowire with Rashba and Dresselhaus spin-orbit couplings
超导实验是探测固态系统中马约拉纳费米子的关键技术。利用Keldysh非平衡格林函数方法研究了具有Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合的超导纳米线中的多引线隧穿。在我们的实验装置中出现了一个零偏置的\textit{dc}电导峰，这表明了Majorana费米子的存在，与前人在InSb纳米线上的实验结果一致。有趣的是，由于马约拉纳费米子的奇异性质，存在一个空穴传输通道，使得电流在左右引线处不对称。本文还研究了Majorana费米子介导的\textit{ac}电流响应。为了讨论库仑相互作用和无序对马约拉纳纳米线输运性质的影响，我们采用重整化群方法研究了该纳米线的相图。发现在超导电性和无序性的相互作用下存在拓扑相变。我们发现Majorana输运在超导主导的拓扑相中保持不变，而在无序主导的非拓扑绝缘体相中被破坏。
2015-02-22 cond-mat.mes-hall
Ballistic edge states in Bismuth nanowires revealed by SQUID interferometry
自旋-轨道相互作用对重元素基材料的能带结构具有显著的影响。著名的例子是最近发现的3D和2D拓扑绝缘体。在这些系统中，输运发生在表面或沿边缘，并且自旋动量锁定提供了对（非磁性）杂质散射的保护，有利于自旋极化的弹道输运。我们已经使用了一个微米长的单晶铋纳米线连接到超导电极的电流相位关系的测量，以证明运输发生弹道沿这种高自旋轨道材料的两个边缘。此外，我们表明，一个磁场可以诱导0 π跃迁和phi 0结的行为，由于在这个系统中的非常高的g-因子和自旋轨道耦合，提供了一种方法来操纵的超导载流边缘状态的相位。
2016-09-15 cond-mat.mes-hall
Microwave detection of gliding Majorana zero modes in nanowires
该研究提出利用微波腔场探测纳米线中滑移马约拉纳零模，通过腔衰减率反映宇称与运动，实现非局域特征的无隧穿探测。
2023-10-13 cond-mat.mes-hall
Interaction-induced zero-energy pinning and quantum dot formation in Majorana nanowires
马约拉纳模式出现在非平凡的拓扑相位在一些特定的材料，如邻近的半导体纳米线在外部磁场的边缘。理想情况下，它们是电子和空穴的电荷中性叠加的非局域态。然而，在实际长度的纳米线中，它们的波函数重叠并获得有限的电荷，在某些情况下，这使得它们易于相互作用，特别是与静电环境中产生的图像电荷相互作用。考虑到介电环境的现实三维模型，在这里我们表明这种相互作用会导致更简单理论模型预测的马约拉纳振荡的抑制，并导致与马约拉纳振荡相互作用的低能量子点态的形成。模式。这两个功能都观察到在最近的实验检测马约拉纳，因此可以帮助正确地描述它们。
2018-09-12 cond-mat.mes-hall
Spin precession and modulation in ballistic cylindrical nanowires due to the Rashba effect
以表面含有二维电子气的InAs纳米线为模型，对圆柱形半导体纳米线中Rashba自旋轨道耦合引起的自旋进动进行了理论研究.本征态、能量-动量色散和能量-磁场色散关系通过求解圆柱对称中的薛定谔方程来确定。具有相同总角动量但相反自旋取向的状态的组合导致沿着线的轴的轴向自旋分量的周期性调制。通过两个具有不同总角动量的态的干涉实现绕丝轴的自旋进动。由于在零磁场下存在一个自旋旋进方向正好相反的叠加态，因此可以得到自旋取向的振荡。如果施加轴向取向的磁场，自旋获得额外的旋进分量。
2011-01-14 cond-mat.mes-hall
Majorana Fermions in Ge/Si Hole Nanowires
我们考虑了在电场和磁场的存在下，Ge/Si核/壳纳米线与$s$波超导体的空穴态耦合。我们采用了一个微观模型，考虑到材料的具体细节的能带结构，如强大的和电可调的拉什巴型自旋轨道相互作用和$g$因子的各向异性的孔。此外，从微观模型出发，导出了邻近诱导超导哈密顿量。在拓扑阶段，纳米线主机马约拉纳费米子与本地化长度强烈依赖于磁场和电场。我们确定的最佳制度的方向和幅度的领域中，马约拉纳费米子是最本地化的纳米线的两端。在短纳米线中，马约拉纳费米子杂交并形成子隙费米子，其能量从零分裂并作为施加的场的函数振荡。这些振荡的周期可以用来测量自旋-轨道相互作用对外加电场和$g$因子各向异性的依赖性。
2014-11-18 cond-mat.mes-hall
Signatures of the Majorana spin in electrical transport through a Majorana nanowire
在本文中，我们研究了自旋电子隧道耦合到一端的有限长Majorana纳米线，并进一步隧道耦合到量子点（QD）的另一端的输运性质。使用一个完整的计数统计方法，我们表明，Andreev反射可以发生在两个单独的通道，可以与两个自旋态的隧穿电子。在一个低能量模型的纳米线，这是由两个重叠的马约拉纳束缚态（MBS）本地化的线的两端，电导和噪声的分析公式显示其关键的依赖于两个MBS的自旋倾斜角差的情况下的量子点，如果自旋铅耦合到两个MBS。我们进一步研究了有限温度对两个MBS耦合观测的影响。在量子点的存在下，不同隧穿路径的干涉引起法诺共振，这些共振的对称性提供了关于与两个MBS耦合的决定性信息。我们对比低能量模型与紧束缚模型的Majorana纳米线和治疗库仑相互作用的量子点与自洽平均场方法。使用散射矩阵的方法，我们从而延长了在低能量模型，包括更高的激发态的纳米线中获得的运输结果。
2020-08-11 cond-mat.mes-hall
Disorder effects on Majorana zero modes: Kitaev chain versus semiconductor nanowire
在过去的十年中，超导体-半导体纳米线中的Majorana零模得到了广泛的研究。无序仍然是一个严重的问题，阻碍了拓扑马约拉纳束缚态的确定性观察。因此，这是值得重新审视的简单模型，Kitaev链，并研究弱和强无序对Kitaev链的影响。通过比较Kitaev链中的无序与纳米线中的无序的作用，我们发现无序影响这两个系统，但在一个非普遍的方式。一般来说，无序对纳米线的影响比Kitaev链强得多，特别是对于弱到中等无序。对于强无序，由于普遍的安德森局域化，Kitaev链和纳米线都表现出随机的无特征行为。因此，只有消失和强无序制度是普遍的，分别表现出拓扑超导性和安德森局域化，但实验相关的中间无序制度是非普遍的与细节依赖于系统中的无序实现。
2021-06-02 cond-mat.mes-hall
Performance Analysis of a Ge/Si Core/Shell Nanowire Field Effect Transistor
我们分析了最近报道的Ge/Si核/壳纳米线晶体管使用半经典，弹道输运模型和电子结构的sp 3s *d5紧束缚处理的性能。将去除串联电阻的影响的装置的测量性能与假设弹道输运的模拟结果进行比较，表明实验装置在弹道极限的60%至85%之间操作。对于这种~15 nm直径的Ge纳米线，我们还发现，在室温下，在ON/IOFF=100的电流条件下，占据了14-18个模式。为了观察Ge纳米线晶体管中的真实一维输运<110>，纳米线直径必须远小于约5 nm。这里描述的方法应该证明是有用的分析和比较的共同基础上的纳米线晶体管的各种材料和结构。
2006-11-08 cond-mat.mes-hall
Split-Channel Ballistic Transport in an InSb Nanowire
本文报道了InSb半导体纳米线中一维电子输运的实验研究。三个底栅用于局部耗尽纳米线，从而产生仅具有几个导电沟道的弹道量子点接触。在磁场中，塞曼分裂的相应的1D子带的电导平台的出现，揭示了在$e^2$ /h的倍数，但我们发现一个量化的电导模式在很大程度上依赖于配置的电压施加到底栅。特别地，我们可以使第一平台消失，留下2 $e^2/h$的第一电导阶跃，这表明可以持续高达几特斯拉的显著的两倍子带简并。对于某些栅极电压设置，我们还观察到离散的谐振状态产生的电导功能，可以类似于那些预期从一个螺旋间隙的子带结构中的开口的存在。我们解释我们的实验结果，通过形成两个空间分离的一维传导通道。
2018-03-09 cond-mat.mes-hall
Flux-induced Majorana modes in full-shell nanowires
我们展示了一种新的方法，使用磁通量施加到一个完整的超导壳周围的半导体纳米线核心，统一的方法，基于邻近的纳米线和涡旋拓扑超导体的创建马约拉纳零模式。在破坏性的Little-Parks制度中，超导性的再入区域与壳中整数个相绕组相关联。在零磁通附近有一个硬感应隙，对应于零相绕组;在Φ 0 = h/2 e附近有一个带隙区，对应于2π相绕组。库仑峰间距在全壳岛周围的一个应用的通量呈指数下降偏离1 e周期与设备长度，与图片的马约拉纳模式位于线的两端。
2018-09-14 cond-mat.mes-hall
Coulomb-interaction-induced Majorana edge modes in nanowires
我们发现，马约拉纳边缘模式出现在一个强相关的相位的半导体纳米线与离散的旋转对称的截面。这些模式存在于没有自旋轨道耦合，磁场和超导性。它们的出现纯粹是由于三维库仑相互作用和轨道物理学的结合，这产生了一个费米子凝聚体，表现出拓扑基态简并在一个部门的频谱，这是缺口的连续模式。间隙可以在幅度上与马约拉纳边缘模式的其他固态候选系统中的拓扑超导能隙相当，并且可以类似地经由隧道光谱来探测。
2018-09-25 cond-mat.mes-hall
Energy bands, conductance and thermoelectric power for ballistic electrons in a nanowire with spin-orbit interaction
通过改变纳米线的温度、电子密度和宽度，计算了自旋轨道相互作用（SOI）对纳米线能带、弹道电导和电子扩散热电势的影响。假设导线边缘的势垒非常高。在该模型中使用的边界条件的结果由能量能带结构确定，当电子密度增加时，由于更高的子带被电子占据而导致更宽的平台，这是由于更大的能级分离。横向约束的位置相对于井中心的非线性依赖性排除了“极状功能”的电导时，得到的谐波电位进行限制。在低温下，电子扩散热电功率随温度T线性增加，但在温度T较大时偏离线性行为。
2010-11-18 cond-mat.mes-hall
Quasiparticle gaps in multiprobe Majorana nanowires
我们从理论上研究了一个自旋-轨道耦合纳米线在外加塞曼场的存在下被超导体近似（“Majorana纳米线”），当塞曼自旋分裂足够大时，该纳米线的两端具有零能Majorana束缚态，系统进入拓扑相.在目前的工作中感兴趣的具体物理是有几个隧道探针连接到沿其长度的电线的效果。这样的隧道探针应该允许，作为一个原则问题，一个观察到的预测块体超导能隙关闭和打开与拓扑量子相变，以及Majorana绑定状态在线端显示为零偏置电导峰，这取决于探针用于隧道光谱测量。由于隧道探针可能具有侵入性，在纳米线中产生局部电位波动，我们发现物理情况相当复杂。特别是，根据探针处运行的隧道势垒的细节，马约拉纳纳米线可能会表现出额外的低能安德烈耶夫束缚态，这些束缚态将表现出它们自己的几乎零偏置峰，从而使多探针马约拉纳纳米线中隧道数据的解释变得复杂。我们使用两个互补的微观模型来模拟探针，发现隧道电导谱相当敏感地依赖于探针处的隧道势垒的细节。我们应用我们的一般分析，以模拟最近的多探针纳米线实验评论的准粒子间隙的性质可能控制的实验观察。
2018-12-21 cond-mat.mes-hall
Floquet Majorana and Para-Fermions in Driven Rashba Nanowires
我们研究了在磁场作用下，周期性驱动的具有Rashba型导带和价带的纳米线。我们确定拓扑制度，系统主机零能量马约拉纳费米子。我们进一步研究了强电子-电子相互作用的影响，产生的parafermion零能量模式托管在纳米线的两端。我们考虑的第一个设置允许拓扑相位仅施加静态磁场，而不需要超导性。第二种设置涉及超导性和随时间变化的磁场，并允许一个生成拓扑相没有微调的化学势。有前途的候选材料是石墨烯纳米带，由于其固有的粒子-空穴对称性。
2016-08-31 cond-mat.mes-hall
Absence of Majorana oscillations in finite-length full-shell hybrid nanowires
本研究针对全壳层超导体-半导体复合纳米线，通过微观模型的数值模拟与解析近似，发现其参数空间内大范围不存在马约拉纳振荡，原因是振荡周期大于奇数Little-Parks瓣的磁通窗口，修正了相关探测策略的认知。
2024-09-12 cond-mat.mes-hall
Low-field Topological Threshold in Majorana Double Nanowires
在低磁场下，半导体纳米线系统中出现了硬邻近诱导的超导能隙。然而，在高磁场的拓扑制度，软间隙出现，并代表了一个根本的障碍，拓扑保护量子信息处理与马约拉纳束缚态。在这里，我们表明，在一个设置的双Rashba纳米线，耦合到一个s波超导体，并受到外部磁场沿导线，拓扑阈值可以显着降低由相消干涉的直接和交叉Andreev配对在这个设置中，精确地下降到磁场制度中，目前的实验技术允许一个硬超导能隙。我们还表明，由此产生的马约拉纳束缚态表现出足够短的本地化长度，这使得他们理想的候选人，为未来的编织实验。
2017-09-10 cond-mat.mes-hall
Role of dissipation in realistic Majorana nanowires
为了了解最新的高质量实验数据，我们对Majorana纳米线进行了逼真的模拟[H。Zhang等，arXiv：1603.04069（2016）]，并在此过程中，开发一个全面的图片，什么物理机制可能在现实的纳米线中运行，导致最小理论和实验观察之间的差异（例如，零偏置峰的弱化和加宽以及粒子-空穴对称性的破坏）。我们的重点是了解数据中特定的有趣特征，我们的目标是建立控制当前实验中最佳纳米线物理学的原则问题。我们确定耗散，有限温度，多子带效应，和有限的隧道势垒作为四个最重要的物理机制控制的零偏置电导峰。我们的理论结果，包括这些现实的影响，同意与最好的实验数据弹道纳米线。
2017-02-07 cond-mat.mes-hall
Ballistic spin-polarized transport and Rashba spin precession in semiconductor nanowires
我们提出了数值计算的弹道自旋输运性质的准一维线中存在的自旋轨道（Rashba）相互作用。一个紧束缚模拟的Rashba哈密顿模型的Rashba效应。通过改变Rashba耦合的鲁棒性和线的宽度，识别弱耦合和强耦合制度。完美的电子自旋调制被发现前政权，无论入射费米能量和模式数。然而，在后者中，自旋电导具有很强的能量依赖性，由于一个非平凡的子带混合诱导的强Rashba耦合。这将意味着在较高温度和源极-漏极电压下对自旋调制的强烈抑制。结果可能是相关的准一维自旋晶体管器件的实现。
2001-05-03 cond-mat.mes-hall
Hybrid superconductor-semiconductor nanowire junctions as useful platforms to study Majorana bound states
一维拓扑超导的最有前途的平台之一是基于具有强自旋轨道耦合（SOC）的半导体纳米线，其中s波超导性由邻近效应诱导，并且外部塞曼场驱动系统进入拓扑超导相，其中Majorana束缚态（MBS）在线的末端。在过去的几年里，这个想法导致了大量的重要实验中的混合超导体半导体系统，其中的主要签名是一个紧急的零偏置峰（ZBP）的微分电导塞曼场的增加。本论文的重点是研究的半导体纳米线与Rashba SOC的混合超导半导体结。我们强调的重要性，采用混合超导半导体纳米线结对明确检测MBSbeyond零偏置异常。
2017-03-22 cond-mat.mes-hall
Capacitance-based Fermion parity read-out and predicted Rabi oscillations in a Majorana nanowire
本文提出用弱耦合量子点近似电容测量，预测马约拉纳纳米线中依赖磁通和奇偶性的电容，并研究其用于拉比振荡表征量子相干性，为频域低能态表征提供新途径。
2025-06-04 cond-mat.mes-hall
AC Josephson effect in finite-length nanowire junctions with Majorana modes
已经预测，由具有马约拉纳束缚态（MBS）的拓扑纳米线制成的超导结表现出反常的4π周期约瑟夫森效应。然而，找到一个具有这些非常规性质的实验装置是一个严峻的挑战：对于有限长的导线，平衡超电流总是2π周期的，因为具有相同费米子宇称的状态的反交叉是可能的。然而，我们发现，异常生存的交流约瑟夫森效应的瞬态制度。此外，由于量子芝诺效应，瞬态被准粒子中毒保护免受衰变，这固定了马约拉纳量子比特的奇偶性。由此产生的长寿命的交流约瑟夫森瞬变可以有效地用于检测MBS。
2012-06-19 cond-mat.mes-hall
Shape and orientation effects on the ballistic phonon thermal properties of ultra-scaled Si nanowires
利用改进的价力场（MVFF）模型计算了硅纳米线（SiNWs）的声子色散，研究了几何约束、原子位置和取向对其热性质的影响.比热（$C_{v}$）和弹道热导（$κ^{bal}_{l}$）随SiNWs截面形状和尺寸的变化表现出各向异性。对于所有丝，$C_{v}$随着横截面尺寸的减小而增大。三角形线显示最大的$C_{v}$，这是由于其最高的表面积与体积比。具有[110]取向的正方形线显示最大的$κ^{bal}_{l}$，因为它们具有最高数量的导电声子模式。在纳米尺度下，$C_{v}$和$κ^{bal}_{l}$的普遍标度律相对于在单位晶胞中的原子的数目获得。这种缩放是独立的形状，大小和取向的SiNWs揭示的晶格热性质的纳米线的原子性质的直接相关性。因此，工程化的硅纳米线的横截面形状，尺寸和取向开辟了新的方式调整的热性能在纳米制度。
2011-08-12 cond-mat.mes-hall
Dynamical detection of Majorana fermions in current-biased nanowires
我们分析了电流偏置的Shapiro实验中的约瑟夫森结形成的两个一维纳米线具有马约拉纳费米子。理想情况下，预测这些结具有非常规的$4π$ -周期性约瑟夫森效应，因此仅在驱动频率的偶数倍处具有夏皮罗阶跃。另外，考虑到由于导线的有限长度而导致的马约拉纳费米子之间的重叠，使得约瑟夫森结对于任何直流实验都是常规的。我们发现，探测电流偏置设置中的电流-相位关系动态的马约拉纳费米子。我们发现，除了偶数夏皮罗步骤有额外的步骤在奇数和分数值。然而，不同的电压偏置的情况下，甚至步骤占主导地位的参数范围很广，即使在多个模式的情况下，从而给出了一个明确的实验签名的存在马约拉纳费米子。
2012-10-26 cond-mat.mes-hall
Even-odd effect and Majorana states in full-shell nanowires
全壳纳米线（完全涂覆有超导壳的半导体纳米线）最近被提出作为一种创造马约拉纳零模的新方法。与部分涂覆的纳米线相比，有人认为全壳纳米线不需要高磁场和低密度来达到假定的拓扑状态。在这里，我们提出了这些器件的理论研究，考虑到所有的基本成分，包括在纳米线截面上分布的电荷分布，这是定性解释第一个实验结果所需的（Vaitiekenas等人，arXiv：1809.05513）。我们推导出一个标准，依赖于偶奇占领的径向子带与零角动量，马约拉纳零模式的外观。在没有角度子带混合的情况下，这些引起强烈的零偏置异常隧道运输系统的参数空间的大约一半下的奇数通量量子。由于它们与无间隙子带共存，零模式不享受通用拓扑保护。根据实际器件中子带混合的细节，它们可以形成拓扑小间隙，获得有限的寿命，甚至被破坏。
2020-05-20 cond-mat.mes-hall
Boundary spin polarization as robust signature of topological phase transition in Majorana nanowires
我们表明，边界电荷和自旋可以被用来作为替代签名的拓扑相变的拓扑模型，如半导体纳米线与强Rashba自旋轨道相互作用的存在下的磁场和接近的$s$波超导体。我们确定的拓扑相变，不依赖于马约拉纳零能量模式的存在下，签名，因此，可以作为独立的探头的拓扑性质。沿磁场的边界自旋分量，通过求和从费米能级以下的所有状态的贡献，在拓扑相变点有一个明显的峰值。通常，这样的签名可以在纳米线中的拓扑部分和平凡部分之间的边界处观察到，并且对于无序是稳定的。
2018-05-17 cond-mat.mes-hall
Effects of Parasitics and Interface Traps On Ballistic Nanowire FET In The Ultimate Quantum Capacitance Limit
本文主要研究纳米线场效应晶体管（FET）在极限量子电容极限（UQCL）下的性能（其中仅一个子带被占用）在存在界面陷阱（$D_{it}$）、寄生电容（$C_L$）和源极/漏极串联电阻（$R_{s,d}$）的情况下使用弹道输运模型，并将性能与其经典电容极限（CCL）对应物进行比较。我们讨论了四个不同的方面与本方案，即，（i）栅极电压相关的电容，（ii）饱和的漏极电流，（iii）亚阈值斜率和（iv）缩放性能。为了获得这些影响的物理见解，我们还开发了一组半解析方程。主要意见如下：（1）由于各个子带的离散贡献，强能量量子化纳米线显示出非单调的多峰C-V特性;（2）在存在和不存在$D_{it}$和$R_{s,d}$的情况下，与CCL相比，UQCL中的弹道漏极电流饱和度更好;（3）与CCL相比，即使有$D_{it}$和$R_{s,d}$，UQCL中的亚阈值斜率也没有遭受任何相对降低;（4）在理想条件下，UQCL缩放性能优于CCL;（5）UQCL缩放对$R_{s,d}$更免疫，但$D_{it}$和$C_L$的存在显著降低了UQCL中的缩放优势。
2010-05-28 cond-mat.mes-hall
Evidence of Majorana fermions in an Al - InAs nanowire topological superconductor
马约拉纳费米子是唯一被认为是自己的反粒子的费米子粒子。虽然马约拉纳型的基本粒子还没有被发现，但具有马约拉纳性质的准粒子，从固体中相互作用的电子中产生，被预测存在。在这里，我们提出了彻底的实验研究，支持数值模拟，一个系统组成的铝超导体在砷化铟纳米线附近，后者具有很强的自旋轨道耦合。一个诱导的一维拓扑超导体-在两端支持马约拉纳费米子-预计将形成。我们专注于一个独特的零偏置电导峰（ZBP）的特点，其分裂的能量，都出现只有一个小的磁场沿导线施加。ZBP被发现在很宽的系统参数范围内与费米能稳健地联系在一起。虽然没有提供一个明确的证明马约拉纳状态，所提出的数据和模拟强烈支持它的存在。
2012-07-28 cond-mat.mes-hall
Stability of Majorana modes in Coulomb-disordered topological insulator nanowires
本研究通过数值模拟证明，超导近邻效应可有效屏蔽拓扑绝缘体纳米线中的库仑无序，从而在现实杂质浓度下实现鲁棒的Majorana零能模，为拓扑量子计算提供可行方案。
2025-03-28 cond-mat.mes-hall
Estimating disorder and its adverse effects in semiconductor Majorana nanowires
我们使用现有的传输测量文献中开发的半导体（砷化铟和锑化铟）材料，用于制造超导体半导体纳米线样品中的马约拉纳零模式的实验搜索的可能量的无序的数据集。使用估计的直接马约拉纳模拟中的障碍，我们得出结论，目前的水平在半导体马约拉纳纳米线的障碍是至少一个数量级高于拓扑马约拉纳零模式的出现所需的。与现有的结果一致，我们发现我们估计的无序导致偶尔出现的平凡零模式，这可以后选择，然后通过改变系统参数（例如，隧道势垒），导致隧穿光谱中具有$ \sim 2e^2/h $幅度的微不足道的零偏压电导峰。然而，在这些无序系统中，大多数计算的隧道谱基本上没有表现出显著的特征，这也与当前的实验状态相一致，其中零偏峰仅偶尔在仔细微调的一些样品中被发现。
2021-12-13 cond-mat.mes-hall
