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
Domain wall pinning and interaction in rough cylindrical nanowires
研究了具有粗糙表面的圆柱形纳米线中磁畴壁（DW）对之间的相互作用和径向压缩钉扎。有人发现，径向收缩创建一个对称的钉扎势阱，与变化的斜率时，DW是位于缺口外。表面变形引起的钉扎电位以及动态钉扎的不对称性。畴壁的退钉扎场一般随表面粗糙度的增加而减小。钉扎在径向收缩处的DW为平行线中的自由DW创建钉扎势阱。我们确定，被困绑定DW状态出现以上的脱钉阈值和表面粗糙度有利于被困绑定DW状态在平行线。
2015-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetization pinning in modulated nanowires: from topological protection to the "corkscrew" mechanism
直径调制纳米线提供了一个重要的范例，设计三维磁性纳米结构的磁化响应的畴壁钉扎工程。为了了解其性质和控制过程，我们分析了FeCo调制的多晶两段纳米线不同的小直径的磁化响应。我们的建模表明，一个非常复杂的行为，强烈依赖于无序分布和拓扑非平凡磁化结构的重要作用。我们表明，调制的纳米线具有较小的直径差的特征在于增加矫顽场相比，直的，这是由形成拓扑保护的墙形成的两个3D的skyrmions与相反的手征解释。对于一个大的直径差异，我们报告发生了一种新的钉扎类型，这里称为“螺旋”：大直径段的磁化形成一个skyrmion管的核心位置在一个螺旋调制沿纳米线。该结构被钉在收缩处，并且为了穿透窄段，应减小涡旋/skyrmion核心尺寸。
2018-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A material view on extrinsic magnetic domain wall pinning in cylindrical CoNi nanowires
磁畴壁（DW）运动的速度和可靠性是必须被控制以实现用于逻辑和存储器应用的基于DW的磁性器件的全部潜力的关键参数。一个主要的障碍，这是外在的DW钉扎在特定的网站相关的形状和材料缺陷，这可能是目前，即使样品合成得到很好的控制。了解DW钉扎的起源和减少它是特别可取的电化学沉积的圆柱形磁性纳米线（NW），理论计算预测的迷人的物理测量已被抑制显着的钉扎。通过施加准静态磁场，我们实验研究了$_x$-Ni $_{100-x}$纳米线中的DW钉扎。丝成分随$x=20,30,40$而变化，而微结构通过退火或改变用于沉积的电解质的pH而改变。我们的结论是，钉扎由于晶界是占主导地位的机制，减少与自发磁化强度和晶粒尺寸。二阶效应包括晶格应变的不均匀性和剩余磁晶各向异性。表面粗糙度，位错和杂质预计不会在这些线样品的DW钉扎中发挥重要作用。
2021-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chaotic dynamics of magnetic domain walls in nanowires
研究了具有两个人工图案化钉扎中心的坡莫合金和镍纳米带中横向畴壁（TDW）的非线性动力学。相图频率驱动振幅显示了丰富多样的动力学行为，取决于材料参数和钉扎中心的类型和形状。我们发现，T形陷阱（antinotches）创建一个经典的双阱Duffing势，导致一个小的混乱区域的情况下，镍和一个大的Py。相比之下，矩形收缩（凹口）创建一个指数的潜力，导致更大的混乱地区穿插与周期性窗口的Py和Ni。温度的影响表现在扩大混沌区和激活钉扎位置之间的热跳跃，同时减少在低频下的开槽带的退钉场。
2016-04-15 cond-mat.mes-hall
Domain-wall circulation gating and pinning via compositional engineering of cylindrical nanowires
Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）；Alba Synchrotron Light Facility, CELLS（阿尔巴同步辐射光源，CELLS）；Synchrotron SOLEIL（SOLEIL同步辐射中心）；Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Institut Néel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，内耳研究所）；Univ. Grenoble Alpes, CNRS, CEA, SPINTEC（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，法国原子能和替代能源委员会，SPINTEC）
本文通过微磁学模拟与实验，研究圆柱形磁性纳米线中化学调制与畴壁的相互作用，发现调制既能通过静磁排斥和局部能量阱控制畴壁运动，又能切换畴壁内部环向，为利用畴壁位置和内部结构进行三维信息存储与处理提供新途径。
2026-10-12 cond-mat.mes-hall
Majorana-like localized spin density without bound states in topologically trivial spin-orbit coupled nanowires
在自旋-轨道耦合纳米线的拓扑阶段中，已知Majorana束缚态局部化在纳米线边缘处，并且表现出与磁场和自旋-轨道场都正交的自旋密度。通过研究纳米线暴露在一个均匀的磁场与不同的自旋轨道耦合区域之间的界面，我们发现，正交自旋密度钉扎在界面处，即使当两个界面侧的拓扑平凡相，甚至当没有束缚态存在。一个平凡的束缚态可能会出现在界面处，特别是如果自旋轨道耦合在界面上取相反的符号。然而，它可以被自旋-轨道轮廓的平滑化或被平行于自旋-轨道场的磁场分量破坏。相反，正交自旋密度在各种实际参数范围内持续存在。我们还表明，虽然体平衡自旋电流的测量一直难以捉摸到目前为止，这种强大的正交自旋密度峰可能提供一种方法来检测跨接口的自旋电流的变化。
2020-05-15 cond-mat.mes-hall
Propagation, generation, and utilization of topologically trivial magnetic solitons in magnetic nanowires
School of Physics and Electronics, Hunan University（湖南大学物理与电子学院）
研究通过理论和数值方法探讨了磁性纳米线中一维拓扑平凡磁性孤子的性质与生成机制，揭示了其在界面处的非线性反射与折射现象，并展示了通过磁场或自旋极化电流脉冲生成反向传播磁性孤子的方法，为磁性领域提供了新的应用前景。
2026-04-20 cond-mat.mes-hall
Anomalous Josephson effect in semiconducting nanowires as a signature of the topologically nontrivial phase
我们研究了具有Rashba自旋轨道耦合的半导体纳米线制成的约瑟夫森结，其中超导关联由邻近效应引起。在适当定向的磁场存在下，系统显示出反常的约瑟夫森效应：在两个超导体之间没有相位偏置的情况下出现非零的超电流。我们发现，这种反常电流可以显着增加，通过调整到螺旋状制度的纳米线。特别是，在短结中，大的反常电流是纳米线中拓扑非平凡超导性的特征。
2016-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Current Controlled Magnetization Switching in Cylindrical Nanowires for High-Density 3D Memory Applications
利用三维纳米线系统的下一代存储器器件需要可靠地控制畴壁运动。在这封信中，畴壁的圆柱形纳米线组成的钴和镍的交替段进行了研究。作为畴壁钉扎位点的材料界面与电流脉冲结合使用，以控制畴壁的位置，该位置使用磁阻测量来监测。磁力显微镜结果进一步证实了电流辅助畴壁脱钉的发生。因此，通过顺序地钉扎和脱钉连续界面之间的畴壁，数据位沿着纳米线移位，这是跑道型存储器器件所必需的要求。我们表明，施加的电流脉冲的方向，幅度和持续时间确定跨钉扎站点的畴壁的传播。这些结果表明，多位圆柱形纳米线设备，利用电流辅助数据处理。在这些纳米线中顺序钉扎和脱钉的前景允许位密度增加几个Tbs，这取决于这些纳米线内的段的数量。
2018-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Supercurrent detection of topologically trivial zero-energy states in nanowire junctions
我们报道了在短纳米线结的平凡相中零能态的出现，该结具有强自旋轨道耦合和磁场，由纳米线和两个超导体之间的强耦合形成。当超导体在纳米线中引起大的能量偏移时，零能态出现在结中，使得结自然地形成量子点，这是通过超导体宽度高度可调的过程。最重要的是，我们证明了零能量状态产生一个$π$ -移位的相位偏置的超电流，它可以被用来作为一个简单的工具，其明确的检测，排除任何马约拉纳样的解释。
2019-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Direct visualization of domain wall pinning in sub-100nm 3D magnetic nanowires with cross-sectional curvature
本研究提出结合405nm双光子光刻与传统沉积的方法，制备出特征尺寸低至70nm、兼具截面与纵向曲率的100nm以下3D铁磁纳米线，揭示截面曲率可催生多种新型畴壁，并通过磁力显微镜直接观测到畴壁的注入、钉扎与跳跃行为，建立模型阐明厚度梯度与局域粗糙度对钉扎概率的调控作用。
2024-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Near-zero-energy end states in topologically trivial spin-orbit coupled superconducting nanowires with a smooth confinement
一维自旋轨道耦合纳米线与邻近诱导配对附近的s波超导体可能是在拓扑非平凡状态，其中它有一个零能量马约拉纳束缚态在每一端。我们发现，拓扑平凡相可能有一个指数小的能量的费米端态，如果在电线的两端的限制势是光滑的。这种近零能级的可能存在意味着，即使在理想的干净的单沟道极限中，仅仅观察到隧穿电导中的零偏置峰也不是拓扑超导相的唯一特征。
2012-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Richardson model with complex level structure and spin-orbit coupling for hybrid superconducting islands: stepwise suppression of pairing and magnetic pinning
本文提出纳入复杂能级结构与 SOC 的混合超导岛量子杂质 Richardson 模型，解释 YSR 态复制、零偏压振荡及强场下激发能均匀钉扎。
2023-09-12 cond-mat.mes-hall
Quantized spin pumping in topological ferromagnetic-superconducting nanowires
研究了拓扑铁磁-超导纳米线中磁化进动引起的自旋泵浦，发现拓扑非平庸相中自旋泵浦稳健量子化且与电导、熵变一一对应，可作为 Majorana 零模的有力证据，并区分了准 Majorana 模。
2023-07-01 cond-mat.mes-hall
Robust manipulation of light using topologically protected plasmonic modes
我们提出了一种拓扑等离子体激元晶体结构的阵列的平行纳米线具有不等的间距。在傍轴近似中，描述光沿着纳米线传播的亥姆霍兹方程映射到Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型的薛定谔方程。使用全三维有限差分时域解的麦克斯韦方程组，我们证明了存在的拓扑缺陷模式，与亚波长本地化，绑定到扭结的等离子体晶体。此外，我们表明，通过操纵扭结，我们可以构建空间模式过滤器，耦合体模拓扑缺陷模式，和拓扑分束器耦合两个拓扑缺陷模式。最后，我们表明，该结构是强大的制造误差与长度尺度的倒数小于拓扑带隙。
2016-10-27 cond-mat.mes-hall
Helical Luttinger liquid in topological insulator nanowires
推导并分析了强拓扑绝缘体构成的圆柱形纳米线中电子相互作用的有效低能理论。三种不同的方法提供了一个一致的图片的能带结构，其中表面状态内形成的散装间隙对应于一维带索引的总角动量。当半整数磁通量穿过纳米线时，我们发现了一种强关联的螺旋Luttinger液体，它在拓扑上受到了弱无序的保护。我们描述了如何运输实验可以检测到这种状态。
2010-06-23 cond-mat.mes-hall
Phenomenology of Majorana zero modes in full-shell hybrid nanowires
本文研究了全壳混合纳米线中 Majorana 零模的唯象学，通过微观模拟和解析推导计算了不同核心状态下的相图，发现管状核心最有利于产生有能隙的拓扑保护零模，且模式混合扰动能将相图彻底改变，使约一半参数空间出现受保护的零模。
2024-03-22 cond-mat.mes-hall
Topological energy gaps in the [111]-oriented InAs/GaSb and GaSb/InAs core-shell nanowires
采用$8\times 8$ Luttinger-Kohn $\vec{k}\cdot\vec{p}$哈密顿量对[111]取向的InAs/GaSb和GaSb/InAs核壳纳米线进行了研究，以寻找电子和空穴反转带之间的非零基本能隙。我们重点研究了拓扑非平凡的基本能隙、杂化能隙和有效能隙随纳米线核半径和壳层厚度的变化。所有能隙随结构参数的变化都主要受量子尺寸效应的影响。当核半径固定时，拓扑非平凡的基本能隙只存在于中间壳层厚度处。GaSb/InAs核壳纳米线的最大禁带宽度为$\sim 4.4$ meV，InAs/GaSb核壳纳米线的最大禁带宽度为$\sim 3.5$ meV，而GaSb/InAs核壳纳米线的最大禁带宽度在更宽的几何参数范围内保持不变。这两种纳米线之间存在差异的内在原因是，在壳层中，InAs的类电子态比GaSb的类空穴态更离域，而在芯层中，GaSb的类空穴态比InAs的类电子态更离域，这两种特征都有利于更强的电子-空穴杂化。由于在其他材料的纳米线中也发现了类似的电子态和空穴态的特征，因此将类空穴态置于核中，而将类电子态置于核壳纳米线的壳中可以作为一个共同的规则，以获得更好的拓扑性质。
2016-03-03 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
Conductance feature smearing and anisotropic suppression of induced superconductivity in a Majorana nanowire
在最近关于正常金属-超导纳米线结的高质量实验工作arXiv：1807.01940（2018）中，在存在具有可变取向的外加磁场的情况下，在隧道电导测量中观察到了诱导超导性的强各向异性抑制。根据这一发现，我们从理论上研究隧道电导对塞曼场方向的依赖关系，以了解操作机制，并提取有效的系统参数。其次，由于实验和理论之间的一般差异，即，理论预测的许多带隙内和带隙上的电导特征在实验中几乎没有观察到，我们研究了可能导致抑制理论预测的电导特征的几种机制（例如，纳米线的长度、由于邻近效应引起的自能效应、有限温度、有限耗散和多带效应）。当前工作中的一个重要发现是，只有通过对两种抑制机制的综合理解，我们才能从实验数据中提取有效的系统参数（例如，有效超导体-超导体耦合、有效Landé $g$因子和半导体纳米线的化学势）。此外，我们考虑了存在潜在不均匀性（例如外部量子点或纳米线内部潜在不均匀性）的混合纳米线中拓扑上微不足道的Andreev束缚态。我们比较了这些非拓扑Andreev束缚态诱导的各向异性，场依赖的功能与拓扑Majorana零模式在原始纳米结构中产生的相应功能，因此我们可以提供指导，以区分拓扑平凡和非平凡的情况。
2019-01-23 cond-mat.mes-hall
Mechanical stress dependence of the Fermi level pinning on an oxidized silicon surface
利用显微Raman光谱和显微XPS（X射线光电子能谱）相结合的方法研究了静态偏转p型硅悬臂梁上氧化硅（001）表面费米能级钉扎的机械应力依赖性。在平行于$\langle$ 110 $\rangle$晶体方向施加单轴压缩和拉伸应力的情况下，观察结果与具有大表面积体积比的应变硅纳米器件（例如纳米线和纳米膜）的电子性质有关。表面费米能级钉扎被发现是甚至在施加应力，一个事实，这可能是有关的Pb $_0$硅/氧化物界面缺陷的对称性。对于高达160 MPa的应力，观察到的钉扎能量增加0.16 meV/MPa的压缩应力，而拉伸应力，它增加了0.11 meV/MPa。使用体，价带变形势的减少表面带弯曲压缩（0.09 meV/MPa）和拉伸（0.13 meV/MPa）可以估计。
2019-02-04 cond-mat.mes-hall
Topological superconductivity in lead nanowires
具有奇数个穿过费米能的能带的超导体在界面处具有拓扑保护的Andreev态，包括一维几何中的Majorana态。超导性，低数量的一维通道，大的自旋轨道耦合，和一个相当大的塞曼能量，存在于铅纳米线产生的纳米压痕的铅尖端在铅基板上，在磁场高于铅体临界场。已经分析了许多这样的装置。在其中的一些实验中，临界电流对磁场的依赖性，以及在有限电压下观察到的多重Andreev反射，都与拓扑超导性的存在相一致。
2012-03-23 cond-mat.mes-hall
Surface pinning and triggered unwinding of skyrmions in a cubic chiral magnet
在立方手性磁体Fe $_{1-x}$ Co $_{x}$ Si中，通过场冷却样品，可以将包括拓扑非平凡自旋涡旋（所谓的skyrmions）的亚稳态保持到低温。这种亚稳的skyrmion态在能量上与拓扑平凡的基态分离了相当大的势垒，这种现象也被称为拓扑保护。使用磁力显微镜上的大块晶体的表面上，我们表明，某些位置优先和可重复地装饰亚稳态skyrmions，表明表面钉扎起着至关重要的作用。增加磁场可以使更多的skyrmion克服势垒，从而转变为基态。最值得注意的是，我们发现单个skyrmion的解旋可能是由磁尖本身触发的，然而，只有当它的磁化平行于外部场时。这意味着尖端的杂散场是局部克服拓扑保护的关键。拓扑非平凡态的位置控制以及它们的按需创建和湮灭在潜在的skyrmionic应用的背景下构成了重要的挑战。
2021-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic field independent sub-gap states in hybrid Rashba nanowires
超导-超导纳米线混合器件中的亚能隙态是一种拓扑非平凡的量子态，人们对其进行了讨论。模糊性的一个来源是缺乏一个能量和空间定义良好的隧道光谱仪。在这里，我们使用量子点直接集成到纳米线在生长过程中进行隧道光谱的离散子带隙状态在一个长的纳米线段。除了与标准的磁场依赖的子间隙状态，我们发现拓扑平凡的子间隙状态是独立的外部磁场，即被钉扎到一个恒定的能量作为场的函数。我们定性和定量地解释这种效应，考虑到强自旋轨道相互作用的纳米线，这可能会导致从场由于空间自旋纹理的限制本征态的Andreev束缚态的去耦。
2020-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Phase-tunable Majorana bound states in a topological N-SNS junction
本文从理论上研究了一维正常超导体-正常超导体（N-SNS）结在两个超导体之间加偏压时的微分电导。我们特别考虑由自旋-轨道耦合半导体纳米线形成的结，纳米线的区域具有由体$s$波超导体诱导的超导配对。当纳米线被塞曼场调谐到拓扑非平凡相时，它在其末端以及两个超导体之间的界面处具有零能量马约拉纳模式。相位相关的分裂的马约拉纳模式引起的功能，提供了一个明确的区分拓扑平凡和非平凡的阶段之间的微分电导。我们计算的数值结的输运特性，并提出了一个简单的分析模型，捕捉预测的隧道光谱的主要属性。
2016-02-24 cond-mat.mes-hall
Delocalisation of Majorana quasiparticles in plaquette--nanowire hybrid system
超导性、自旋轨道耦合和磁场之间的相互作用可以导致拓扑非平凡态的实现，在有限的一维纳米线中，这种非平凡态表现为一对零能量的Majorana束缚态的出现。另一方面，在二维系统中，可能出现由边缘态贡献的自旋流。我们研究了一维纳米线与二维元胞连接的混合维系统中束缚态的新性质。这种设置可以外延地图案化，例如使用类似于最近由F. Nichele等人，物理修订信函119，136803（2017）。我们研究这个系统，假设它的部分或整个结构是在拓扑非平凡的超导状态。我们的研究结果预测离域的马约拉纳模式，泄漏后，从纳米线的纳米团簇有一些倾向于其角落。
2018-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Physical Architecture for a Universal Topological Quantum Computer based on a Network of Majorana Nanowires
拓扑量子计算（TQC）的思想是利用物质的拓扑有序相的物理特性，以内在容错的方式存储和操纵量子信息。目前，最有前途的拓扑量子比特平台之一是自旋轨道耦合超导纳米线中的马约拉纳费米子零模（MZM）。然而，拓扑鲁棒的操作，可能与MZM可以有效地模拟在一个经典的计算机上，因此不足以实现一个通用的门设置TQC。在这里，我们表明，一个阵列的耦合超导体纳米线与MZM边缘状态可以用来实现一个更复杂的类型的非阿贝尔缺陷：基因在伊辛$\times$伊辛拓扑状态。这导致了一种可能的实施方式的丢失的拓扑保护的$π/8$相位门，从而通用TQC的基础上超导体纳米线技术。我们提供了详细的数值估计的相关能源规模，我们表明，位于可访问的范围内。
2015-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Defect-induced Fermi level pinning and suppression of ambipolar behaviour in graphene
本文对低偏压无序石墨烯纳米线的电子输运进行了系统的研究。我们揭示了单极输运的出现作为缺陷浓度增加超过0.3\%，其中几乎绝缘的行为是在n型通道上观察到的，而金属行为是在p型通道中观察到。电导显示出延伸通过狄拉克点（n型）上方的整个侧面的平台，并且电导率与狄拉克点处的最小电导率一致。最小电导率随缺陷浓度的增加而降低，指出在无序样品中不存在零能量模式。拉曼光谱和X射线光电子能谱被用来探测氦离子辐照产生的缺陷的性质，并揭示了氧-碳键的存在，以及存在的$sp^3$配置从C KLL俄歇光谱发现。观察到的行为归因于通过轰击氦离子在石墨烯晶格中溅射碳原子而产生的悬挂键。悬挂键充当电荷陷阱，将费米能级钉扎到狄拉克点。
2014-10-16 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
Disorder induced superconducting ratchet effect in nanowires
直流电压降沿暴露于交流偏置源的非晶氧化铟纳米线发展。该电压与磁场是反对称的，其特征在于样品特定的准周期磁电压振荡。在低于$T_{C}$时，电压幅值随温度降低而增加，但在低T时饱和。随着样品无序度的降低，直流电压得到抑制。我们认为，这种整流是超导棘轮效应的一种表现，其中无序和几何约束发挥作用的非对称钉扎中心。这种效应表明了无序超导体的超导体-绝缘体转变中固有的不均匀性和涡旋运动的重要性。
2010-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ubiquitous non-Majorana Zero-Bias Conductance Peaks in Nanowire Devices
本文针对纳米线/超导体混合器件中普遍出现的零偏压电导峰，利用自洽泊松-薛定谔多带模型证明其来源于平庸亚能隙态的叠加与相互作用，而非马约拉纳束缚态，从而为甄别真正的马约拉纳信号提供了关键依据。
2024-01-23 cond-mat.mes-hall
Three-dimensional composition and electric potential mapping of III-V core-multishell nanowires by correlative STEM and holographic tomography
纳米器件的非破坏性表征，如那些基于半导体纳米线，在功能潜力方面是至关重要的关联设备属性与它们的形态/材料特征，以及精确调整和优化其生长过程。电子全息层析成像（EHT）在过去已被用来重建3D的总电位分布，但迄今为止缺乏一个定量的方法来分离由于化学成分的变化（平均内部电位- MIP）和空间电荷的电位变化。在这封信中，我们结合和关联EHT和高角度环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）断层扫描在一个单独的<111>取向GaAs-AlGaAs核多壳纳米线（NW）。我们得到了很好的协议，这两种方法在确定的铝浓度内的AlGaAs壳，以及作为量子阱管的几个纳米薄GaAs壳的厚度变化。减去MIP确定的STEM断层图像，使我们能够观察到在NW表面和在Au-NW接口，都归因于半导体费米能级的表面/接口钉扎的功能电位。
2018-10-09 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
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
Robustness of Topological Order in Semiconductor-Superconductor Nanowires in the Coulomb Blockade Regime
半导体-超导体混合系统是在固态器件中实现Majorana费米子和拓扑序，即拓扑保护简并的有希望的候选者。我们发现，拓扑秩序是镜像的激发光谱，可以观察到通过一个环形纳米线的非线性库仑阻塞输运。特别地，在拓扑平凡相位中，激励谱几乎与磁通量无关，但在非平凡相位中获得特征$h/e$磁通量周期性。平凡和非平凡相位之间的过渡反映在激发间隙的关闭和重新打开。我们表明，签名的拓扑顺序是强大的对几何形状的细节，静电无序，和额外的子带的存在，只依赖于纳米线的拓扑结构和存在的超导能隙。最后，我们证明了非平凡相位的相干长度比平凡相位的相干长度长得多。这打开了用超导纳米颗粒涂覆纳米线的可能性，从而显著降低由于库珀对的共隧穿引起的电流，并在不破坏超导能隙的情况下增强库仑充电能量。
2013-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum Inductance as a Phase-Sensitive Probe of Fermion Parity Switching in Majorana Nanowires
Clemson University（克莱姆森大学）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）
通过量子电容和电感联合测量，可识别Majorana纳米线中受保护的费米宇称切换，对应非平凡拓扑特性。
2026-03-12 cond-mat.mes-hall
Topologically Protected Dynamics of Spin Textures
我们研究了薄磁性纳米线中自旋织构的电流诱导动力学。我们推导出有效的运动方程描述与拓扑缺陷的畴壁软模式的动力学。由于磁畴壁是拓扑对象，因此这些方程是通用的并且仅取决于少数参数。我们得到了具有Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的铁磁线中的自旋螺旋畴壁结构和临界电流对这种相互作用的依赖关系。我们还找到了最有效的方式来移动的畴壁的谐振电流脉冲，并提出了一个程序来确定其动态通过测量移动畴壁引起的电压。基于非恒定的纳米线，我们展示了如何使未来的磁存储纳米器件更加节能。
2015-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topologically trivial zero bias conductance peak in semiconductor Majorana wires from boundary effects
我们发现，由于异质结两端的抑制对势和/或过量塞曼场，在超导体-超导体混合纳米线中产生了拓扑平凡的零偏压电导峰（高度为4e^2/h），这两种情况都可以在实验中发生。零偏置峰（ZBP）（a）出现在阈值平行体塞曼场之上，（b）在分裂之前对于体场的范围是稳定的，（c）随着体塞曼场的旋转而消失，以及（d）对弱无序波动是鲁棒的。来自纳米线末端的ZBP也被期望产生与来自马约拉纳费米子的那些类似的外加场的分裂振荡。我们发现，区分这些平凡的ZBP（高度为4e^2/h）和马约拉纳费米子产生的ZBP（高度为2e^2/h）的唯一明确方法是比较（零温度）峰高和/或通过干涉实验。
2013-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Absence of Quasi-Majorana False Positives in Full-Shell Hybrid Nanowires
Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), CSIC（马德里材料科学研究所（ICMM），西班牙国家研究委员会）
全壳混合纳米线中，光滑约束阻止了准马约拉纳零模的本地探测，使隧道光谱成为可靠的马约拉纳零模检测工具。
2026-08-31 cond-mat.mes-hall
Large zero bias peaks and dips in a four-terminal thin InAs-Al nanowire device
我们报道了一种四端设计的InAs-Al混合超导体-超导体纳米线器件的电子输运研究。与以前的工作相比，更薄的InAs纳米线（直径小于40 nm），预计将达到更少的子带制度。四端器件设计不包括电极接触电阻，这是一个未知值，不可避免地影响以前报道的器件电导。使用隧道光谱，我们发现大的零偏置峰（ZBP）的微分电导的顺序为$2e^2/h$。通过扫描不同的栅极电压和磁场来研究ZBP的演变，我们发现零偏置峰和零偏置谷之间的转变，而零偏置电导接近$2e^2/h$。我们讨论了一个拓扑平凡的解释，涉及无序，光滑的潜在变化和准马约拉纳零模式。
2021-07-17 cond-mat.mes-hall
Pinning of Andreev bound states to zero energy in two-dimensional superconductor-semiconductor Rashba heterostructures
我们考虑一个二维电子气与Rashba自旋轨道相互作用（SOI）部分覆盖的s波超导体，其中未覆盖的区域保持正常，但暴露于一个有效的塞曼场垂直于平面。我们发现解析和数值Andreev束缚态（ABS）形成在正常区域，并表明，由于SOI和通过调整系统的参数深入到拓扑平凡的阶段，可以达到一个政权的最低ABS的能量成为钉扎接近零的塞曼场的函数。这种ABS的能量被示出为在塞曼场中的逆幂律衰减。我们还考虑了一个超导体半导体异质结构的超导涡旋在中心和强SOI的存在下，并再次发现ABS，可以得到钉扎接近零能量的非拓扑阶段。
2020-07-28 cond-mat.mes-hall
Majorana bound states in non-homogeneous semiconductor nanowires
我们证明，部分重叠的马约拉纳束缚态（MBS）代表一个通用的低能量的功能，出现在非均匀的半导体纳米线耦合到超导体中存在的塞曼场。这些低能量模式的出现是不相关的任何拓扑量子相变，该系统可能会经历塞曼场和其他控制参数的变化。增加势的变化的特征长度尺度导致从强重叠的MBS（其可以被视为穿过零能量的“规则”Andreev束缚态（ABS））到良好分离的弱重叠的MBS的连续演化，其在相当大的参数范围内具有几乎为零的能量，并产生类似于非简并零能量马约拉纳零模式（MZM）的特征出现在拓扑超导阶段。我们表明，使用电荷（或自旋）输运测量，它几乎是不可能区分MZMs从弱重叠的MBS出现在拓扑平凡的制度。
2016-11-21 cond-mat.mes-hall
Topological Quantum Computing Using Nanowire Devices
拓扑超导体的边界可能导致Majorana边模的出现，其非平凡交换统计可用于拓扑量子计算。在分支纳米线网络中，可以通过时间依赖性地调整拓扑非平凡参数区域来交换Majorana态。在这项工作中，我们模拟了四个马约拉纳模式的交换T形结的p波超导Rashba线。我们得到具体的实验预测（准）绝热编织时间，并确定成功的马约拉纳交换过程的几何条件。与普遍的观点相反，我们首次表明，在绝热极限的门控时间需要小于平方超导序参量的倒数，并与门控电位成线性比例。此外，我们展示了如何规避形成额外的马约拉纳模式在分支纳米线系统中，产生在线交叉点的窄结。最后，我们提出了一个多量子比特的设置，它允许通用的，特别是拓扑保护的量子计算。
2020-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Towards searching for Majorana fermions in topological insulator nanowires
发展一种门可调、可扩展、拓扑可保护的超电流量子比特并将其集成到量子线路中对于量子信息技术和拓扑现象领域的应用至关重要。在这里，我们建议，纳米混合超导晶体管，超导量子类似物的晶体管，由拓扑绝缘体纳米线将是一个有前途的平台，前所未有的控制超电流的大小和电流相位关系，通过施加电压的栅极电极。我们相信，我们的实验设计将有助于探测拓扑绝缘体纳米线中的Majorana态，并建立拓扑超流量子比特的固态平台。
2019-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Band structure and end states in InAs/GaSb core-shell-shell nanowires
InAs/GaSb异质结构中的量子阱可以被调谐到与量子自旋霍尔效应相关联的拓扑状态，该量子自旋霍尔效应是由于反转的带隙和杂化的电子和空穴状态而产生的。在这里，我们研究电子空穴杂化和量子自旋霍尔效应的命运在准一维几何形状，实现在一个核-壳-壳纳米线与绝缘体的核心和InAs和GaSb壳。在Kane模型和包络函数近似下，利用$\mathbf{k \cdot p}$理论计算了无限长纳米线的能带结构，并将计算结果映射到研究有限长纳米线的BHZ模型上.显然，量子自旋霍尔边缘状态不能出现在核-壳-壳纳米线，缺乏一维边缘，但在反转带隙制度，我们发现，有限长度的线，而不是主机本地化状态的线端。这些端态不受拓扑保护，它们是四重简并的，并且在沿轴向的潜在无序的存在下分裂成两个Kramers对。然而，有一些残余的拓扑保护的量子自旋霍尔边缘状态的意义上说，端状态是完全鲁棒的（时间反转保持）角无序，只要体带隙不关闭。
2020-07-10 cond-mat.mes-hall
Majorana Bound States in Proximity Junctions of Superconducting Nanowires with Dresselhaus Spin-orbit Coupling
理论研究了面内塞曼势和邻近诱导s波对势作用下具有Dresselhaus [110]自旋轨道耦合的纳米线的输运性质。在拓扑非平凡阶段，纳米线在其边缘处承载马约拉纳费米子，并且马约拉纳束缚态的数目等于传播通道的数目（Nc）。当我们将正常金属连接到超导体上时，这种马约拉纳束缚态穿透到脏的正常段并在那里形成Nc共振传输通道。我们表明，手征对称性的电子状态保护马约拉纳束缚态在零能量，即使在杂质的存在下。结果表明，正常纳米线/超导纳米线结的零偏压电导量子化为2 e2 Nc/h，与随机电位无关.
2014-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Majorana and fractionally charged bound states in 1-D Rashba nanowire under spatially varying Zeeman fields
研究了一维Rashba纳米线在空间变化的塞曼场作用下与$s$波超导衬底耦合时的拓扑相变。我们表明，该系统支持Majorana束缚态（MBS）和分数电荷束缚态（FBS）的Jackiw-Rebbi型。通过将塞曼哈密顿量分解为多个螺旋分量，我们发现每个螺旋分量都对应一个拓扑区域，其特征是出现了多螺旋分支。FBS出现在由任何两个具有不同拓扑构型的螺旋组分所产生的重叠间隙区域中，类似于SSH模型中的结处形成的那些。然后，我们开发了一个通用的标准的MBS和FBS的发生条件。我们的研究结果表明，大的Rashba自旋轨道耦合振幅或在弱塞曼场的存在下，系统有利于MBS，否则FBS更有利。最后，我们证明了零能束缚态的自旋分量在垂直于Rashba矢量的平面内是极化的，并且这种极化随塞曼场相位的变化而振荡.
2014-09-22 cond-mat.mes-hall
Spectroscopy of the superconducting proximity effect in nanowires using integrated quantum dots
超导邻近效应多年来一直是重要研究工作的焦点，并且最近作为具有大自旋轨道相互作用的材料中的拓扑非平凡态的基础吸引了新的兴趣，其中保护的边界态对量子信息技术有用。然而，这些状态的光谱是具有挑战性的，因为传统的隧道势垒的有限的空间和能量控制。在这里，我们报告的电子光谱测量的邻近间隙的半导体砷化铟（InAs）纳米线（NW）段耦合到超导体（SC），使用空间分离的量子点（QD）在晶体生长过程中确定性地形成。我们提取的特征参数描述的邻近间隙被抑制为较低的电子密度和充分发展为较大的。这种栅极可调的邻近效应的过渡可以理解为从长到短的子带隙束缚态在NW段结制度的过渡。我们的设备架构开辟了系统的，明确的光谱研究subgap束缚态，如马约拉纳束缚态。
2018-12-17 cond-mat.mes-hall
Geometric Josephson effects in chiral topological nanowires
马约拉纳零模和拓扑超导性的显著特征之一是$4π$ -周期性约瑟夫森效应，这是由于费米子宇称守恒和Andreev谱中存在拓扑保护的奇数个零能量交叉的组合。在本文中，我们研究了由两条半导体纳米线组成的约瑟夫森结中的这种效应，并利用邻近效应研究了这种效应的超导电性。对于某些方向的外部磁场，这样的结具有手征对称性，我们展示了这种对称性如何允许Andreev光谱和保护的交叉点被转移，通过引入两条线之间的相对角度。然后，结显示几何诱导的反常约瑟夫森效应，在没有外部相位偏置的情况下的超电流的流动。此外，我们推导出一个局部电流密度和局部曲率之间的比例关系为一个单一的弯曲的电线。该结果可以被视为最近提出的geo-Josephson效应的一维模拟[Kvorning等人，arXiv：1709.00482]。我们提出的两种效应原则上可以作为一维拓扑超导的特征。
2018-04-18 cond-mat.mes-hall
Width-Dependent Band Gap in Armchair Graphene Nanoribbons Reveals Fermi Level Pinning on Au(111)
我们报道了扶手椅型石墨烯纳米带（aGNR）的价带和导带的能级排列随带隙宽度的增加而减小。我们使用4，4-二溴-对-三联苯作为Au（111）上的分子前体来形成延伸的聚对-亚苯基纳米线，其可以侧向熔融以形成不同宽度的原子精确的aGNR。我们通过扫描隧道光谱测量前沿带，证实了纳米带的带隙与它们的宽度成反比。有趣的是，发现价带显示费米能级钉扎的带隙降低到低于约1.7 eV的阈值。这种行为对于理解石墨烯纳米带基器件中潜在接触的性质至关重要。我们的测量进一步揭示了一个特别有趣的系统，用于研究费米能级钉扎通过修改吸附物的带隙，同时保持几乎不变的界面化学定义的基板和吸附物。
2017-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ballistic Majorana nanowire devices
马约拉纳模是拓扑超导体的零能量激发，表现出非阿贝尔统计。在将半导体纳米线耦合到s波超导体中进行检测的建议之后，几个隧道实验报告了特征马约拉纳签名。减少无序一直是这些实验的主要挑战，因为无序可以模仿马约拉纳的零能量特征，并使拓扑性质不可访问。在这里，我们展示了InSb纳米线器件的特征马约拉纳签名，表现出明确的弹道输运属性。应用磁场和使用局部栅极的载流子密度的空间控制产生零偏置峰值，该零偏置峰值在化学势、塞曼能量和隧道势垒的参数空间中的大区域上是刚性的。无序的减少使我们能够在参数空间中分辨出有无零偏峰的独立区域，这表明拓扑上不同的相位。这些观测结果与弹道系统中的马约拉纳理论相一致，并首次排除了已知的其他解释，即引发无序或不均匀的化学势。
2021-04-26 cond-mat.mes-hall
Topological Effect of Surface Plasmon Excitation in Gapped Isotropic Topological Insulator Nanowires
从轴子电动力学和修正的本构关系出发，对拓扑非平凡圆柱核与拓扑平凡周围材料界面处的表面等离子体激元（SP）进行了理论研究.我们发现拓扑效应总是导致SP能量的红移，而能量的红移随着核直径的减小而单调减小。基于经典微扰理论给出了一个定性的图像来解释这些现象，我们还推断，为了加强移动，两种材料的介电常数的倒数之间的差异应增加。我们还发现，周围的磁环境抑制拓扑效应。所有这些特征都可以用一个简单的反射表面波很好地描述，它与全电磁本征模很好地一致。此外，通过高分辨电子能量损失谱图像测量，得到半导体Bi_2Se_3纳米粒子的体等离子体激元能量为ω_{P}=17.5 \pm 0.2eV。
2013-09-24 cond-mat.mes-hall
