Engineering of many-body Majorana states in a topological insulator/s-wave superconductor heterostructure
我们研究了具有邻近诱导超导性的拓扑绝缘体薄膜中的涡旋链--一个很有前途的实现马约拉纳零模（MZMs）的平台--通过将其建模为两条腿的马约拉纳阶梯。虽然每对MZM杂交通过涡旋隧穿，我们在此表明，MZM可以稳定的梯子的两端与存在的倾斜外部磁场和四马约拉纳相互作用。通过控制磁场的方向和样品的厚度，得到了较好的相图。我们揭示了多体Majorana状态和相互作用诱导的拓扑相变，并确定平凡超导和公度/非公度电荷密度波状态的相图。
2017-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Chiral Majorana Fermion Modes on the Surface of Superconducting Topological Insulators
超导拓扑绝缘体（STI）表面是实现Majorana费米子的有效$p\pm ip$超导平台。手征马约拉纳模式（CMM），这是不同于马约拉纳束缚态定位在点上，可以很容易地在实验中通过沉积铁磁覆盖层上的STI表面。在这里，我们模拟这种异质结采用一个现实的紧束缚模型，并表明，CMM出现在铁磁岛的边缘后，超导能隙被反转的铁磁和STI之间的交换耦合。此外，通过调节拓扑绝缘体的化学势可以产生多个CMM。这些结果可以应用于拓扑绝缘体和本征STI化合物，如PbTaSe $_2$，BiPd及其化学类似物中的邻近效应诱导的超导性，提供了一条路线，工程CMMs在这些材料。
2016-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topological Larkin-Ovchinnikov phase and Majorana zero mode chain in bilayer superconducting topological insulator films
我们从理论上研究了双层超导拓扑绝缘体薄膜，其中顶面态和底面态都具有超导电性。我们发现，一个平面内的磁场可以驱动系统进入拉金Ovchinnikov（LO）相，在那里的电子与有限的动量配对。LO相位是拓扑非平凡的，其特征在于由Z2拓扑不变量，导致沿垂直于面内磁场的边缘的马约拉纳零模式链。
2017-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Piecewise-terminated spherical topological insulator as a virtual breadboard for Majorana circuitry
我们考虑了球形拓扑绝缘体的表面态，该绝缘体在球形表面的不同区域被超导性或铁磁性分段终止。这种终止分别通过破坏U（1）粒子数对称性或时间反演对称性来间隙表面态。不同终止的表面区域之间的接口和trijunctions可以主机的传播和绑定马约拉纳模式，和有限大小的球形系统，使其易于通过精确对角化的Bogoliubov-de Gennes哈密顿截断希尔伯特空间内的数值分析。因此，创造性的终止模式允许一个原型的各种马约拉纳电路，计算能量谱和绘制本征函数的球面。我们开发了这种方法的计算框架，建立一个虚拟的试验板马约拉纳电路，并将其应用到电路的利益，包括马约拉纳模拟马赫-曾德尔干涉仪。
2018-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Strain induced spin vortex and Majorana Kramer's pairs in doped topological insulators with nematic superconductivity
利用Ginzburg-Landau方法，我们证明了超导体的应变可以产生一个特定的涡旋。在掺杂的拓扑绝缘体的情况下，涡旋形成自旋涡旋。我们发现两种类型的拓扑结构不同的自旋涡旋，要么增强（I型）或抑制（II型）超导远离涡核。本文应用Bogoliubov-de Geunnes方程研究了具有自旋涡旋的超导体中的电子态。我们发现，在第一类涡旋的情况下，零能态是本地化的涡核附近。这些状态可以被识别为Majorana Kramer对。在第二类涡旋的情况下，零能态形成马约拉纳平坦带。因此，我们建立了一个非平凡的应变和马约拉纳费米子在掺杂拓扑绝缘体的超导性。
2022-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Minimal circuit for a flux-controlled Majorana qubit in a quantum spin-Hall insulator
我们构造了一个最小的电路，基于顶部transmon设计，在二维拓扑绝缘体的边缘旋转由四个Majorana零模形成的量子比特。与编织操作不同，一般旋转没有拓扑保护，但它们确实允许完整表征马约拉纳量子比特的相干时间。旋转由通过库珀对盒中的一对分裂的约瑟夫森结的通量的变化来控制，而不需要调节栅极电压。马约拉纳量子比特的拉比振荡可以通过包围库珀对盒的微波腔的谐振频率的振荡来监测。
2014-07-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Helical Majorana edge mode in a superconducting antiferromagnetic quantum spin Hall insulator
二维时间反演对称拓扑超导体是一个边缘具有螺旋Majorana模的完全能隙系统。这种螺旋马约拉纳边缘模式（HMEM），这是一个克雷默对两个手性马约拉纳边缘模式在相反的传播方向，是强大的时间反演对称性保护。通过研究超导反铁磁量子自旋霍尔绝缘体，我们提出了一种可行的装置和可获得的测量方法，为HMEM的实现提供了初步的步骤。由于这种反铁磁拓扑绝缘体具有螺旋电子边缘模式并保持有效的时间反转对称性，这是时间反转对称性和晶体对称性的组合，因此传统s波超导配对的邻近效应可以直接诱导单个HMEM。我们进一步表明，HMEM导致观察到的$e^2/h$电导，这种量化的电导生存，即使在存在小的破坏性障碍。
2018-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Majorana Fermions in Proximity-coupled Topological Insulator Nanowires
一个拓扑绝缘体纳米线，邻近耦合到一个普通的体s波超导体和受到纵向施加的磁场，实现了一个一维拓扑超导体与未成对的马约拉纳费米子定位在两端。这种情况发生在广泛的条件下，并且构成了在固态系统中最容易实现的难以捉摸的马约拉纳粒子的物理实现。
2011-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Proposal for the detection and braiding of Majorana fermions in a quantum spin Hall insulator
我们展示了如何通过在量子自旋霍尔绝缘体（如InAs/GaSb量子阱）的边缘处的栅电极来创建与超导体具有弹道单沟道点接触的量子点。一个弱的垂直磁场可以捕获马约拉纳零模，因此在栅电压平均微分电导<dI/dV>中可以观察到它在（2/3π^2 - 4）e^2/h背景之上的一个4e^2/h零偏压峰。一维的边缘不允许马约拉纳费米子对的编织，但这个障碍可以通过在收缩处耦合相对的边缘来克服，从而可以证明非阿贝尔统计。
2013-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
A hierarchy in Majorana non-abelian tests and hidden variable models
本文构建经典隐变量模型刻画Majorana系统的非定域性、拓扑非平凡性与量子干涉，从而界定融合、编织及联合测量等非阿贝尔检验的局限，并揭示其随实验复杂度递增的层级关系。
2020-07-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Majorana mode in vortex core of Bi2Te3/NbSe2 topological insulator-superconductor heterostructure
近年来，马约拉纳费米子因其对基础科学和拓扑量子计算中的潜在应用的重要性而受到广泛研究。马约拉纳费米子被预测存在于超导拓扑绝缘体的涡核中3。然而，由于马约拉纳费米子与其他准粒子态之间的能量差异很小，这超出了大多数现有技术的能量分辨率，因此很难在实验上将它们与其他准粒子态区分开来。在这里，我们克服了这个问题，通过系统地调查的空间轮廓的Majorana模式和绑定准粒子状态内的涡旋Bi 2 Te 3/NbSe 2。虽然在传统超导体中，局部电导的零偏置峰正好从涡旋中心分裂，但在Bi 2 Te 3/NbSe 2中，它在距离涡旋中心约20 nm的有限距离处分裂，主要是由于马约拉纳费米子零模式。虽然通过减小涡旋之间的距离来破坏马约拉纳模式，但零偏置峰再次分裂为常规超导体。这项工作为马约拉纳费米子的存在提供了强有力的证据，也为操纵它们提供了可能的途径。
2013-12-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Majorana qubits in topological insulator nanoribbon architecture
我们描述了实现拓扑马约拉纳量子比特的设计，在邻近的拓扑绝缘体纳米带由一个均匀的轴向磁场刺穿。该平台有望实现特别强大的马约拉纳束缚态，具有易于操纵的状态间耦合。我们提出了用于初始化，操纵和读出Majorana盒量子位的原理验证实验，这些量子位定义在由充电效应主导的浮动设备中。我们认为，该平台提供的设计优势，使其特别适合扩展到量子位网络结构实现马约拉纳表面码。
2017-03-31 cond-mat.mes-hall
Double Majorana vortex zero modes in superconducting topological crystalline insulators with surface rotation anomaly
已知时间反演和$n$ -折叠旋转对称性（$n=2,4,6$）的相互作用由于表面旋转异常而产生具有$n$表面狄拉克锥的一类新的拓扑晶体绝缘体（TCI）。结果表明，这些TCIs表面的邻近诱导$s$波超导性产生了一个拓扑超导相，其中两个Majorana零模被束缚在一个涡旋上，并且$n$ -折叠旋转对称性（$n=2,4,6$）丰富了超导涡旋的拓扑分类，从$\mathbb{Z}_2$到$\mathbb{Z}_2\times\mathbb{Z}_2$ .利用具有$s$波超导性和二重旋转对称性的三维高自旋拓扑绝缘体模型，我们证明了随着化学势的增加，涡旋一端的Majorana零模数通过两个拓扑涡旋相变而变化为$2\to1\to0$.此外，我们发现，额外的磁镜对称性进一步增强了拓扑分类为$\mathbb{Z} \times \mathbb{Z}$
2020-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Disorder-induced subgap states and Majorana zero-energy edge modes in two-dimensional topological insulator-superconductor hybrid structures
与普遍认为的在二维拓扑绝缘体（TI）-超导体（SC）混合结构中作为束缚边态存在的Majorana零能模不受安德森定理的非磁性静态无序的影响相反，我们表明，这种对无序的保护并不存在于现实的多通道TI/SC/铁磁绝缘体（FI）三明治结构的实验相关性，因为时间-反转对称性在端Majorana模（MM）所在的SC/FI界面处被明确地局部破坏。我们发现，虽然MM本身和TI内的\emph{bulk}拓扑超导相确实普遍受到保护，不受无序，无序诱导的亚能隙状态一般在TI边缘引入由于FI/SC接口的存在，只要多个边缘通道被占用。我们讨论的影响，发现在现实的TI/SC/FI实验系统的边缘MM的检测和操作。
2014-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Spin-Pairing Correlations and Spin Polarization of Majorana Bound States in Two-Dimensional Topological Insulator Systems
我们证明了在二维拓扑绝缘体边缘形成的铁磁绝缘体（FI）-超导体（SC）结中的零能Majorana束缚态具有三种自旋-三重态配对关联，其自旋极化方向与铁磁绝缘体中的位置无关.当一个电子以平行于这个方向的自旋（反）注入时，等自旋安德烈耶夫反射表现出最宽的（最窄的）共振峰。当调用FI-SC-FI结中的两个Majorana束缚态之间的耦合时，发现了类似的行为，尽管产生了额外的弱自旋单线态配对相关。这些签名可以很容易地促进实验检测自旋三重态的相关性和自旋极化的马约拉纳束缚态。
2016-12-29 cond-mat.mes-hall
Superconducting proximity effect and Majorana fermions at the surface of a topological insulator
研究了s波超导体与强拓扑绝缘体表面态之间的邻近效应。所得的二维态类似于无自旋的p_x+ip_y超导体，但不破坏时间反演对称性。这种状态支持马约拉纳束缚态的旋涡。我们表明，由拓扑绝缘体介导的超导体之间的线性结形成一个非手性1维线的马约拉纳费米子，从这些结形成的电路提供了一种方法，用于创建，操纵和融合马约拉纳束缚态。
2008-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Proximity-induced Majorana hinge modes in antiferromagnetic topological insulators
我们提出了一个实现的手征Majorana模式上的铰链的3D反铁磁拓扑绝缘体，这是最近的理论预测和实验证实的tetradymite型$\mathrm{MnBi_2Te_4}$相关的三元chalgogenides的传播。这些材料由铁磁有序的2D层组成，其磁化方向在相邻层之间交替，形成反铁磁有序。除了具有磁隙的表面之外，还存在具有单个狄拉克锥的无隙表面，当邻近耦合到$s$波超导体时，其可以被开隙。在这两种带隙面的共享边上，出现手征Majorana模。我们进一步提出了实验签名的这些Majoana铰链模式的两端电导测量。
2019-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Signatures of Majorana Fermions in Topological Insulator Josephson Junction Devices
本文从理论上研究了拓扑绝缘体上的线性约瑟夫森结结构的电流和低频噪声，其中超导体形成一个闭合环，电流从环内外的正常区注入。我们发现，这种几何形状提供了一个签名的存在下的无间隙的1D马约拉纳费米子模式，预测在通道中的相位差π时，通过环的磁通量控制，是π。我们表明，对于低温，当通过π时，线性电导发生跳跃，并伴有环内外电流之间的非局部相关性。我们计算这些功能对温度，电压和线性尺寸的依赖关系，并讨论了实验的影响。
2014-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topological stability of Majorana zero-modes in superconductor-topological insulator systems
本文导出了二维和三维超导体-拓扑绝缘体系统中零能Majorana费米子模的指数定理，该定理适用于具有手征对称性和粒子-空穴对称性的模型.对于更一般的模型没有手征对称性，我们建议马约拉纳零模式分类的Z $_2$。
2010-01-29 cond-mat.mes-hall hep-th
Kramers Pairs of Majorana Fermions and Parafermions in Fractional Topological Insulators
我们提出了一个基于拓扑绝缘体的方案，在完全没有磁场的情况下产生Kramers对的马约拉纳费米子或副费米子。我们的装置由两个拓扑绝缘体组成，它们的边缘态接近s波超导体。由此产生的邻近效应导致非局部交叉Andreev配对之间的相互作用，这是占主导地位的强电子-电子相互作用制度，和通常的超导配对，这是占主导地位的两个拓扑绝缘体边缘之间的大分离。因此，在两种不同类型的配对占主导地位的空间区域之间的界面处存在零能量束缚态。由于保留了时间反演对称性，束缚态以克拉默对的形式出现。如果拓扑绝缘体带有分数边态，则零能束缚态是仿费米子，否则是马约拉纳费米子。
2014-03-17 cond-mat.mes-hall
Majorana corner states in an attractive quantum spin Hall insulator with opposite in-plane Zeeman energy at two sublattice sites
高阶拓扑超导体和超流体的主机低维马约拉纳角和铰链状态，因为新的拓扑结构的边界展览。虽然这种拓扑非平凡的阶段已被广泛探讨，更多可能的计划是必要的工程马约拉纳状态。本文提出了在两个亚晶格位置具有相反面内塞曼能量的二维吸引量子自旋霍尔绝缘体中可以实现Majorana角态。适当的塞曼场导致正方形样品的相邻边缘具有相反的狄拉克质量，并且自然地诱导出马约拉纳角态。这种拓扑相位的特征在于马约拉纳边缘极化，只要边缘间隙保持开放，它对随机势的扰动是鲁棒的。我们的工作为实现二维二阶拓扑超流体和设计Majorana角态提供了新的可能性。
2022-02-13 cond-mat.mes-hall
Supercurrent vortices and Majorana zero modes induced by an inplane Zeeman field on the surface of a three-dimensional topological insulator
非均匀面内塞曼场可以在超导二维系统和薄膜中诱导自旋轨道耦合电子自发超电流。在这项工作中，它表明，电流涡流可以创建在一个长的均匀磁化的铁磁绝缘体，这是沉积在三维拓扑绝缘体的表面上的条带的末端。假设其表面的s波超导电性具有内在起源，或由邻近效应引起。结果表明，奇涡量的涡旋可以使Majorana零模局部化，而后者也可能是由窄畴壁引起的，这为通过移动畴壁来操纵这些模提供了一种途径.结果表明，涡度可以通过改变条带的磁化强度和宽度来调谐。分析了带磁化强度相对于Berezinsky-Kosterlitz-Erdless跃迁的稳定性。
2020-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Bound fermion states in pinned vortices in the surface states of a superconducting topological insulator: The Majorana bound state
通过解析求解Bogoliubov-de Gennes方程，我们研究了二维超导体中涡旋核中心的费米子束缚态。我们考虑了三种二维超导模型：（a）具有低密度涡旋线的混合态的标准II型超导体，（b）具有强自旋-轨道耦合锁定自旋平行于动量的超导体和（c）具有强自旋-轨道耦合锁定自旋垂直于动量的超导体。利用$s$波超导体与强拓扑绝缘体表面态之间的邻近效应诱导出二维超导态。在情况（a）中，激发的能隙为$Δ_{\infty}^2/(2E_F)$阶，而在情况（b）和（c）中，零能马约拉纳态与费米子激发的等间隔（$Δ^2_{\infty}/E_F$）序列一起出现。自旋动量锁定是马约拉纳态形成的关键。我们给出了能谱和波函数的解析表达式。
2020-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Majorana Kramers pairs in higher-order topological insulators
我们提出了一种在最近发现的高阶拓扑绝缘体（HOTI）中实现Kramers对Majorana束缚态的免调谐方案。我们表明，通过将两个铰链的HOTI到附近的$s$波超导体，本地和交叉Andreev配对之间的竞争导致马约拉纳Kramers对的形成，当后者的配对占主导地位的前。我们证明，这样的拓扑超导性是稳定的适度的电子-电子相互作用。所提出的设置避免了应用程序的磁场或局部电压门，并需要较弱的相互作用相比，非螺旋纳米线。
2018-11-07 cond-mat.mes-hall
Conductance asymmetry in proximitized magnetic topological insulator junctions with Majorana modes
本文研究了磁性拓扑绝缘体-超导体NSN结中通过Majorana态的电子输运，发现拓扑保护的Majorana模式要求接地电导相对于偏压等分点呈现反对称性。
2023-08-01 cond-mat.mes-hall
Chiral Majorana edge state in a quantum anomalous Hall insulator-superconductor structure
在认识到使用固态物质的构建块实现马约拉纳费米子的可能性之后，这种奇特粒子的探测一直是研究的热点。在这里，我们实验证明了一个收集的马约拉纳费米子生活在一个一维的传输通道的超导量子反常霍尔绝缘体薄膜的边界。一系列的拓扑相位的变化是由磁化的反转，其中半整数量化的电导坪（0.5e2/h）被观察到作为一个明确的签名的马约拉纳阶段控制。这种传输签名可以很好地重复在许多磁反转扫描，并可以在不同的温度下跟踪，提供了一个有希望的证据手性马约拉纳边缘模式的系统。
2016-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantum thermal Hall effect of Majorana fermions on the surface of superconducting topoloigcal insulators
研究了具有整数体拓扑数的拓扑超导体中的量子反常热霍尔效应，该超导体表面支持Majorana激发。为了实现量子热霍尔效应，通过施加外部磁场或通过磁性材料或具有复数对势的$s$波超导体的邻近效应在表面处诱导有限间隙。基于Cu掺杂Bi $_2$ Se $_3$超导态的晶格模型哈密顿量，计算了热霍尔电导率随化学势、对势和自旋轨道耦合诱导带隙等参数的变化.研究表明，体拓扑不变量对应于复$s$波对势诱导的霍尔热导率的量子化规则。
2015-05-01 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
Majorana corner modes and flat-band Majorana edge modes in superconductor/topological-insulator/superconductor junctions
本文研究由拓扑绝缘体薄膜隔开两个 s 波超导体构成的二维 Josephson 结，揭示面内 Zeeman 场诱导的零能 Majorana 角模及支持平带 Majorana 边缘模的节点超导相。
2022-09-29 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
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
Electrically tunable chiral Majorana edge modes in quantum anomalous Hall insulator-topological superconductor systems
从理论上提出了手征Majorana边缘模来进行潜在量子计算的编织操作。在这里，我们提出了一个计划，以调节基于量子反常霍尔绝缘体（QAHI）拓扑超导体异质结的手征马约拉纳费米子的轨迹。施加外部栅极电压的QAHI区域引入了一个动态的阶段，使传出的马约拉纳费米子可以显着地调整到不同的引线。的轨迹进行了机械分析和电气操纵表示的振荡传输系数与栅极电压。通过器件的优化，电导同样可以检测到周期性振荡，这意味着手性马约拉纳边缘模式的实验控制。此外，这种对无序具有鲁棒性的振荡周期也为观察QAHI边缘模的能量色散关系提供了一种可行的方法。此外，电导的振荡行为可以作为手征马约拉纳费米子存在的确凿证据，这可以通过实验得到证实。
2019-12-07 cond-mat.mes-hall
Majorana state on the surface of a disordered 3D topological insulator
我们研究了在无序存在下三维拓扑绝缘体表面上捕获无核涡旋的“反点”中的低电子能级。表面覆盖有超导膜，该超导膜具有大于相干长度的尺寸为R的孔，其通过邻近效应诱导超导性。空穴内部的电子态谱对无序很敏感，然而，系统的拓扑性质在零能量下产生了一个鲁棒的Majorana束缚态。我们采用超对称西格玛模型方法计算了具有能量和空间分辨率的亚能隙态密度。进入空穴区的隧穿对Majorana能级敏感，并在零能量下表现出共振Andreev反射。
2012-05-18 cond-mat.mes-hall
Electrostatic gating and the interference of chiral Majoranas in thin slabs of magnetic topological insulators
Institute for Cross-Disciplinary Physics and Complex Systems IFISC (CSIC-UIB)（跨学科物理与复杂系统研究所）；Department of Physics, University of the Balearic Islands（巴利阿里大学物理系）
研究通过静电门控调控磁性拓扑绝缘体薄板中手性马约拉纳的干涉，揭示了电导特性与马约拉纳模式的关联。
2025-08-23 cond-mat.mes-hall
Kramers pairs of Majorana corner states in a topological insulator bilayer
我们考虑了一个由两个隧道耦合的二维拓扑绝缘体组成的系统，该绝缘体被一个顶部和底部超导体近似，它们之间的相位差为$π$。我们表明，该系统具有时间反演不变的二阶拓扑超导相，其特征在于在所有四个角的矩形样品的Kramers对马约拉纳角状态的存在。此外，我们研究了弱时间反演对称性破缺微扰的影响，并表明，在平面塞曼场导致一个更丰富的相图，表现出两个非等价的阶段，每个角落有两个马约拉纳角状态，以及一个中间阶段，每个角落只有一个马约拉纳角状态。我们从描述我们系统的连续模型中解析得出我们的结果。此外，我们还提供了独立的数值确认所产生的阶段，使用离散化的晶格表示的模型，这使我们能够证明的鲁棒性的拓扑相位和马约拉纳角状态对参数变化和潜在的混乱。
2020-11-12 cond-mat.mes-hall
Robust Majorana bound states in magnetic topological insulator nanoribbons with fragile chiral edge channels
该研究模拟约100 nm宽、带超导覆盖层的磁性拓扑绝缘体纳米带中的无序效应，证明 Majorana 束缚态比脆弱的弹道手性边缘通道更抗无序。
2024-01-23 cond-mat.mes-hall
Multiple chiral Majorana states in proximitized magnetic topological insulator heterostructures
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Condensed Matter Physics Center (IFIMAC), Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学凝聚态物理中心（IFIMAC））；Instituto de Estructura de la Materia IEM-CSIC（CSIC物质结构研究所）；Instituto Nicolás Cabrera, Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学尼古拉斯·卡布雷拉研究所）
该研究在三维扩展Bernevig-Hughes-Zhang框架下，证实磁性掺杂拓扑异质结构可产生多重手性马约拉纳模式，推导了相关解析判据，为拓扑量子计算提供了有前景的平台。
2026-09-02 cond-mat.mes-hall
Chiral detection of Majorana bound states at the edge of a quantum spin Hall insulator
提出了一种由超导近似的量子自旋霍尔（QSH）绝缘体和量子反常霍尔（QAH）绝缘体组成的混合结构，用于手征电子注入到马约拉纳束缚态（MBS）中.一个未开发的区域的相空间涉及交换场诱导的螺旋边缘状态的提升，然后提出了检测的MBS。我们提出的设置的2-D输运模拟相比，相应的设置在没有QAH区域，当包括适度的无序和一个小的，但有限的批量面外磁场和Rashba场。这两个结果之间的显着对比表明，在我们提出的设置中，MBS检测的障碍诱导的掩蔽的前所未有的免疫力的可能性。
2022-03-24 cond-mat.mes-hall
Surface step states and Majorana end states in profiled topological insulator thin films
拓扑绝缘体（TI）薄膜中受保护的螺旋表面态易发生表面间杂化。这将导致间隙开放和自旋织构的变化，在光电发射和准粒子干涉调查中看到。理论研究表明，普遍的杂化能量表现出指数衰减，以及作为膜厚度的函数的符号振荡，取决于材料的有效能带参数。当在TI膜中引入台阶时，例如通过对衬底进行轮廓化，使得杂化在台阶的两侧具有不同的符号，1D结合态出现在杂化间隙内，其随着距台阶的距离呈指数衰减。阶跃束缚态具有线性色散，并继承了表面态的螺旋自旋锁定，因此是非简并的。当衬底成为s波超导体时，在超导能隙内产生位于台阶端的Majorana零模。所提出的方案仅涉及超导体和TI的适当阶梯式界面，因此可能是能够托管马约拉纳零模式的最简单的设备。
2021-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Sublattice-sensitive Majorana Modes
对于二维和三维拓扑绝缘体，其单胞由多个子晶格组成，终止于哪种类型的子晶格的边界可以影响螺旋边界态Dirac点所处的时间反演不变动量。通过一个一般的理论和一个代表性的模型，我们揭示了这一有趣的属性允许实现Majorana模式在亚晶格畴壁上形成的边界时，边界狄拉克点的拓扑绝缘体的间隙由一个非常规的超导体在附近。有趣的是，我们发现，敏感的子晶格依赖的马约拉纳模式允许他们的位置被精确地操纵，通过本地控制终止子晶格或边界电位。我们的工作揭示了材料中常见的亚晶格自由度为实现和操纵Majorana模开辟了一条新的途径。
2021-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Majorana bound states in topological insulators without a vortex
我们考虑三维拓扑绝缘体（TI）导线，其横截面上的门控引起非均匀化学势。这种化学势的不均匀性提高了两个一维表面态子带之间的简并性。由于轨道效应，沿导线施加的磁场破坏了时间反演对称性，并在零动量时提升了Kramers简并度。如果放置在接近一个$s$波超导体，该系统可以在相对较弱的磁场进入拓扑相。马约拉纳束缚态（MBS），本地化的TI线的两端，出现，并存在于一个非常大的区域的参数空间在现实系统中。与以前的建议不同，这些MBS发生时不需要超导配对势中的涡旋，这代表了实验的显着简化。我们的研究结果打开了一条途径，实现MBSs在当今TI线设备。
2021-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Influence of disorder on antidot vortex Majorana states in 3D topological insulators
本文通过二维有效模型数值研究无序、化学势和反点尺寸对三维拓扑绝缘体表面涡旋马约拉纳零能模亚能隙谱的影响，发现谱隙随无序强度非单调变化并可由栅压调控。
2024-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Creating Localized Majorana Zero Modes in Quantum Anomalous Hall Insulator/Superconductor Heterostructures with a Scissor
在这项工作中，我们证明，在量子反常霍尔绝缘体（QAHI）的大部分中进行切割（窄真空区）创建具有反向传播电子模式的拓扑保护的单螺旋通道，并且通过邻近效应在螺旋通道上诱导超导性将在切割的末端创建Majorana零能量模式（MZMs）。在这种几何结构中，不需要邻近间隙来克服QAHI的体绝缘间隙以产生如二维QAHI/超导体（QAHI/SC）异质结构中的MZM。因此，具有MZM的拓扑区域被极大地扩大。此外，由于单个螺旋通道的存在，避免了由多个导电通道引起的低能量间隙内束缚态的产生，使得MZM可以在能量上与其他间隙内激发很好地分离。这种简单但实用的方法允许在具有复杂几何形状的设备中创建大量的MZM，例如用于基于测量的拓扑量子计算的六子。我们进一步展示了如何编织的MZM可以通过控制之间的耦合强度的反向传播的电子模式。
2021-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Refined Majorana phase diagram in topological insulator-superconductor hybrid system
该研究针对拓扑绝缘体-超导体混合体系，通过引入依赖表面能隙的二阶近邻效应配对项，重新绘制了马约拉纳相图，发现与先前假设配对强度恒定导致的锥形相边界存在显著差异。
2023-03-26 cond-mat.mes-hall
Realizing Majorana Zero Modes by Proximity Effect between Topological Insulators and d-wave High-Temperature Superconductors
从理论上研究了高温d波超导体（dSC）与拓扑绝缘体（TI）之间的超导邻近效应。当TI-dSC异质结构违反90度旋转和一定的反射对称性，我们表明，一个相当大的s波配对，共存的d波之一，出现在邻近诱导的超导电性在TI的顶面状态。弱无序进一步抑制d-波配对，但不是s-波一个在TI的表面状态。更重要的是，当表面态的费米口袋相对较小时，表面态的配对能隙是无节点的，并且接近各向同性。我们的理论结果定性地解释了最近的实验证据的近各向同性配对间隙的Bi_2Se_3的表面态诱导接近高T_c铜酸盐Bi_2Ca_2Cu_2 O_{8+δ}。我们还展示了令人信服的证据马约拉纳零模式的磁hc/2 e涡核，这可能是在未来的实验中检测。
2014-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Majorana corner modes in a high-temperature platform
我们介绍了二维拓扑绝缘体在高温铜氧化物或铁基超导体附近的高温平台的Majorana Kramers对的零模式。在拓扑绝缘体的螺旋边缘状态处的邻近诱导配对充当狄拉克质量，由于高$T_c$超导体的配对对称性，狄拉克质量的符号在样品角处改变。这种符号的自然变化在每个角上产生了一对受时间反演对称性保护的马约拉纳零模。从概念上讲，这是一个拓扑平凡的基于超导体的马约拉纳零模式的方法。我们提供了定量标准，并建议候选材料，这一建议。
2018-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Phase-Controlled Majorana Zero Modes in Altermagnetic Topological-Insulator Josephson Junctions
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Tsung-Dao Lee Institute（李政道研究所）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院）；High Magnetic Field Laboratory, HFIPS, Chinese Academy of Sciences（中国科学院合肥物质科学研究院高磁场实验室）；College of Physics and Optoelectronic Engineering, Department of Physics, Jinan University（暨南大学物理与光电工程学院）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究中心）
本文提出在交错磁拓扑绝缘体约瑟夫森结中，利用相位偏置控制拓扑超导性，实现马约拉纳零模的空间调控，无需精细调节化学势。
2026-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Stabilization of Majorana modes in vortices in the superconducting phase of topological insulators using topologically trivial bands
如果通过邻近效应在拓扑绝缘体的金属表面态中诱导超导性，则Majorana模将被捕获在涡核上。相同的效应适用于掺杂的拓扑绝缘体，只要掺杂不超过临界值$ μ^{\pm}_c.$，其就成为体s波超导体。正是在该临界化学势下，材料忘记了它是由带反转的拓扑绝缘体产生的;它失去了它的拓扑\emph{imprint.}对于最常见的拓扑绝缘体类，其可以用最小的4带狄拉克模型来建模，因此可以容易地计算$μ^{\pm}_c$的值，但是对于具有更复杂的电子结构的材料，例如HgTe或ScPtBi，结果是未知的。我们表明，由于与一个额外的Kramers对拓扑平凡的频带的碲汞类电子结构（其中包括三元Heusler化合物）的拓扑印记的杂交，可以广泛地扩展为p型掺杂。作为一个实际的结果，我们认为这种杂交的影响范围内的掺杂马约拉纳模式将被绑定到超导拓扑绝缘体的涡旋，并表明，该范围是强烈扩展的p型掺杂，并减少了n型掺杂。这使得其他拓扑现象可能在更宽的掺杂范围内稳定的可能性成为可能。
2012-10-19 cond-mat.mes-hall
Robust Majorana bound state in pseudo-spin domain wall of 2-D topological insulator
本文研究二维拓扑绝缘体复合畴壁螺旋边缘态中邻近诱导的马约拉纳束缚态，数值证明其因自旋与赝自旋空间双重正交性而对化学势和磁无序具有异常鲁棒性。
2024-03-07 cond-mat.mes-hall
Odd-frequency superconductivity induced in topological insulators with and without hexagonal warping
我们研究了费米面各向异性对感应对势奇频自旋三重态配对分量的影响。我们考虑了在三维拓扑绝缘体（TI）表面上形成的超导体/铁磁绝缘体（S/FI）混合结构。在这种情况下，有三个因素保证了奇频配对的可能性：1）拓扑表面态，2）感应对电势，3）附近铁磁绝缘体的磁矩。我们考虑了拓扑绝缘体中Dirac锥的强各向异性，当化学势远高于Dirac锥时，其常能轮廓具有雪花形状。在这个模型中，我们建议，S/FI边界应适当对齐相对于雪花恒定能量轮廓有一个奇频对称的相应配对组件，并确保马约拉纳束缚态在S/FI边界。对于任意取向的边界的马约拉纳束缚态是不存在的。这为在拓扑绝缘体表面上形成的S/FI混合结构中实现Majorana模提供了一个选择规则。
2017-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
