Особенности отклика майорановских квазичастиц в сверхпроводящих проволоках (Миниобзор)
- Авторы: Аксенов С.В1
-
Учреждения:
- Институт физики им. Л.В.Киренского, Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”
- Выпуск: Том 120, № 1-2 (2024)
- Страницы: 51-61
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0370-274X/article/view/262227
- DOI: https://doi.org/10.31857/S123456782413010X
- EDN: https://elibrary.ru/GUITKG
- ID: 262227
Цитировать
Аннотация
В прошедшее десятилетие наблюдался рост интереса к гибридным квазиодномерным системам, в которых полупроводниковая внутренняя часть покрыта сверхпроводником (так называемая core/shell структура). В качестве полупроводников выбираются материалы с большой величиной спин-орбитальной связи и g-фактором (InAs, InSb). Эффект близости позволяет рассматривать такие объекты как сверхпроводящие проволоки, в которых было предсказано существование майорановских состояний. В обзоре кратко приводится современное состояние экспериментальных исследований, нацеленных на детектирование майорановских квазичастичных возбуждений в сверхпроводящих проволоках. Кроме того, обсуждаются перспективы использования интерференционной геометрии устройств, содержащих такие проволоки. В частности, представлены результаты теоретического анализа когерентного транспорта в пространственно неоднородной 1D системе нормальный металл/сверхпроводник/нормальный металл, где нормальные проволоки играют роль рукавов интерференционного устройства, взаимодействующих с нормальным контактом. Обнаружена возможность отличить отклик разных видов низкоэнергетических возбуждений устройства, а именно: майорановских от андреевских.
Об авторах
С. В Аксенов
Институт физики им. Л.В.Киренского, Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”
Email: asv86@iph.krasn.ru
Красноярск, Россия
Список литературы
- A. Yu. Kitaev, Phys.-Uspekhi 44, 131 (2001).
- A. F. Andreev, Sov. Phys. JETP 22, 455 (1966).
- V. V. Valkov, M. Shustin, S. Aksenov, A. Zlotnikov, A. Fedoseev, V. Mitskan, and M. Kagan, Phys.-Uspekhi 65, 2 (2022).
- P. Marra, J. Appl. Phys. 34, 124001 (2022).
- A. Yu. Kitaev, Ann. Phys. 303, 2 (2003).
- C. Nayak, S. H. Simon, A. Stern, M. Freedman, S. Das Sarma, Rev. Mod. Phys. 80, 1083 (2008).
- J. Alicea, Y. Oreg, G. Refael, F. von Oppen and M.P. A. Fisher, Nat. Phys. 7, 412 (2011).
- D. A. Ivanov, Phys. Rev. Lett. 86, 268 (2001).
- E. Prada, R. Aguado, and P. San-Jose, Phys. Rev. B 96, 085418 (2017).
- M.-T. Deng, S. Vaitiekenas, E. Prada, P. San-Jose, J. Nygard, P. Krogstrup, R. Aguado, and C. M. Marcus, Phys. Rev. B 98, 085125 (2018).
- R. M. Lutchyn, J. D. Sau, and S. Das Sarma, Phys. Rev. Lett. 105, 077001 (2010).
- Y. Oreg, G. Refael, and F. von Oppen, Phys. Rev. Lett. 105, 177002 (2010).
- B. Braunecker, G.I. Japaridze, J. Klinovaja, and D. Loss, Phys. Rev. B 82, 045127 (2010).
- М. С. Шустин, С. В. Аксенов, ЖЭТФ 162, 541 (2022).
- J. Alicea, Rep. Prog. Phys. 75, 0765017 (2012).
- V. Mourik, K. Zuo, S.M. Frolov, S. R. Plissard, E. P. A. M. Bakkers, and L. P. Kouwenhoven, Science 336, 1003 (2012).
- M. T. Deng, C. L. Yu, G. Y. Huang, M. Larsson, P. Caroff, and H. Q. Xu, Nano Lett. 12, 6414 (2012).
- A. Das, Y. Ronen, Y. Most, Y. Oreg, M. Heiblum, and H. Shtrikman, Nat. Phys. 8, 887 (2012).
- R. M. Lutchyn, E. P. A. Bakkers, L. P. Kouwenhoven, P. Krogstrup, C. M. Marcus, and Y. Oreg, Nat. Rev. Mater. 3, 52 (2018).
- S. Vaitiekenas, Y. Liu, P. Krogstrup, and C. M. Marcus, Nat. Phys. 17, 43 (2021).
- A. Maiani, R. Seoane Souto, M. Leijnse, and K. Flensberg, Phys. Rev. B 103, 104508 (2021).
- S. Vaitiekenas, R. S. Souto, Y. Liu, P. Krogstrup, K. Flensberg, M. Leijnse, and C. M. Marcus, Phys. Rev. B 105, L041304 (2022).
- K. T. Law, P. A. Lee, and T. K. Ng, Phys. Rev. Lett. 103, 237001 (2009).
- K. Flensberg, Phys. Rev. B 82, 180516(R) (2010).
- D. Rainis, L. Trifunovic, J. Klinovaja, and D. Loss, Phys. Rev. B 87, 024515 (2013).
- A. F. Andreev, Sov. Phys. JETP 19, 1228 (1964).
- J. J. He, T. K. Ng, P. A. Lee, and K. T. Law, Phys. Rev. Lett. 112, 037001 (2014).
- T. O. Rosdahl, A. Vuik, M. Kjaergaard, and A. R. Akhmerov, Phys. Rev. B 97, 045421 (2018).
- J. D. Sau, S. Tewari, R. M. Lutchyn, T. D. Stanescu, and S. Das Sarma, Phys. Rev. B 82, 214509 (2010).
- J. Klinovaja and D. Loss, Phys. Rev. B 86, 085408 (2012).
- M. Aghaee, A. Akkala, Z. Alamet al. (Collaboration), Phys. Rev. B 107, 245423 (2023).
- P. Yu, J. Chen, M. Gomanko, G. Badawy, E. P. a. M. Bakkers, K. Zuo, V. Mourik, and S. M. Frolov, Nat. Phys. 17, 482 (2021).
- Z. Wang, H. Song, D. Pan, Z. Zhang, W. Miao, R. Li, Z. Cao, G. Zhang, L. Liu, L. Wen, R. Zhuo, D. E. Liu, K. He, R. Shang, J. Zhao, and H. Zhang, Phys. Rev. Lett. 129, 167702 (2022).
- B.D. Woods, S. Das Sarma, and T. D. Stanescu, Phys. Rev. Appl. 16, 054053 (2021)
- S. Das Sarma, Nat. Phys. 19, 165 (2023).
- S.M. Frolov, P. Zhang, B. Zhang, Y. Jiang, S. Byard, S. R. Mudi, J. Chen, A.-H. Chen, M. Hocevar, M. Gupta, C. Riggert, and V. S. Pribiag, arXiv:2309.09368 (2023).
- H. Pan and S. Das Sarma, Phys. Rev. Res. 2, 013377 (2020).
- G. Kells, D. Meidan, and P. W. Brouwer, Phys. Rev. B 86, 100503(R) (2012).
- C. Liu, J. D. Sau, T. D. Stanescu, and S. Das Sarma, Phys. Rev. B 96, 075161 (2017).
- C.-X. Liu, J. D. Sau, and S. Das Sarma, Phys. Rev. B 97, 214502 (2018).
- C. Moore, C. Zeng, T. D. Stanescu, and S. Tewari, Phys. Rev. B., 98, 155314 (2018).
- E. Prada, P. San-Jose, M. W. A. de Moor, A. Geresdi, E. J. H. Lee, J. Klinovaja, D. Loss, J. Nygard, R. Aguado, and L. P. Kouwenhoven, Nat. Rev. Phys. 2, 575 (2020).
- P. Marra and A. Nigro, J. Phys.: Condens. Matter. 34, 124001 (2022).
- F. Penaranda, R. Aguado, P. San-Jose, and E. Prada, Phys. Rev. B 98, 235406 (2018).
- A. Vuik, B. Nijholt, A. R. Akhmerov, and M. Wimmer, SciPost Phys. 7, 061 (2019).
- R. Hess, H. F. Legg, D. Loss, and J. Klinovaja, Phys. Rev. B 104, 075405 (2021).
- P. W. Anderson, J. Phys. Chem. Solids 11, 26 (1959).
- J. D. Sau, S. Tewari, and S. Das Sarma, Phys. Rev. B 85, 064512 (2012).
- J. D. Sau and S. Das Sarma, Phys. Rev. B 88, 064506 (2013)
- O. Motrunich, K. Damle, and D. A. Huse, Phys. Rev. B 63, 224204 (2001).
- P. W. Brouwer, M. Duckheim, A. Romito, and F. von Oppen, Phys. Rev. B 84, 144526 (2011).
- P. W. Brouwer, M. Duckheim, A. Romito, and F. von Oppen, Phys. Rev. Lett. 107, 196804 (2011).
- S. Ahn, H. Pan, B. Woods, T. D. Stanescu, and S. Das Sarma, Phys. Rev. Materials 5, 124602 (2021).
- D. Bagrets and A. Altland, Phys. Rev. Lett. 109, 227005 (2012).
- H. Pan, W. S. Cole, J. D. Sau, and S. Das Sarma, Phys. Rev. B 101, 024506 (2020).
- H. Pan and S. Das Sarma, Phys. Rev. B 105, 115432 (2022).
- P. Yu, B. D. Woods, J. Chen, G. Badawy, E. P. A. M. Bakkers, T. D. Stanescu, and S. M. Frolov, SciPost Phys. 15, 005 (2023).
- S. G. Schellingerhout, E. J. de Jong, M. Gomanko, X. Guan, Y. Jiang, M. S. M. Hoskam, S. Koelling, O. Moutanabbir, M. A. Verheijen, S.M. Frolov, and E.P.A.M. Bakkers, arXiv:2110.12789 (2021).
- Z. Cao, D. E. Liu, W.-X. He, X. Liu, K. He, and H. Zhang, Phys. Rev. B 105, 085424 (2022).
- M. Gomanko, E. J. de Jong, Y. Jiang, S. G. Schellingerhout, E. P. A. M. Bakkers, and S. M. Frolov, SciPost Phys. 13, 089 (2022).
- S. Yuan, H. Krenn, G. Springholz, Y. Ueta, G. Bauer, and P. J. McCann, Phys. Rev. B 55, (1997).
- G. W. Winkler, A. E. Antipov, B. van Heck, A. A. Soluyanov, L. I. Glazman, M. Wimmer, and R.M. Lutchyn, Phys. Rev. B 99, 245408 (2019).
- Y. Jiang, S. Yang, L. Li et al. (Collaboration), Phys. Rev. Materials 6, 034205 (2022).
- Z. Geng, Z. Zhang, F. Chen et al. (Collaboration), Phys. Rev. B 105, L241112 (2022).
- W. Song, Z. Yu, Y. Wang et al. (Collaboration), arXiv:2402.02132 (2024).
- W. Song, Y. Wang, W. Miao et al. (Collaboration), Phys. Rev. B 108, 045426 (2023).
- Y. Wang, F. Chen, W. Songet al. (Collaboration), Nano Letters 23, 11137 (2023).
- J. Gooth, M. Borg, H. Schmid, V. Schaller, S. Wirths, K. Moselund, M. Luisier, S. Karg, and H. Riel, Nano Letters 17, 2596 (2017).
- J. Kammhuber, M. Cassidy, H. Zhang, Ö. G|"ul, F. Pei, Michiel W. A. de Moor, B. Nijholt, K. Watanabe, T. Taniguchi, D. Car, S. Plissard, E. Bakkers, and L. Kouwenhoven, Nano Lett. 16, 3482 (2016).
- Y. Gao, W. Song, S. Yang et al. (Collaboration), arXiv: 2309.01355 (2023).
- W. Chang, S. Albrecht, T. Jespersen, F. Kuemmeth, P. Krogstrup, J. Nygard, and C. M. Marcus, Nat. Nanotechnol. 10, 232 (2015).
- K. M. Tripathi, S. Das, and S. Rao, Phys. Rev. Lett. 116, 166401 (2016).
- M. Hell, K. Flensberg, and M. Leijnse, Phys. Rev. B 97, 161401(R) (2018).
- S. V. Aksenov, Phys. Rev. B 107, 085417 (2023).
- P. Bonderson, M. Freedman, and C. Nayak, Phys. Rev. Lett. 101, 010501 (2008).
- L. Fu, Phys. Rev. Lett. 104, 056402 (2010).
- S. Vijay and L. Fu, Phys. Rev. B 94, 235446 (2016).
- Y. Aharonov and D. Bohm, Phys. Rev. 115, 485 (1959).
- S. Datta, Electronic transport in mesoscopic systems, Cambridge University Press, N.Y. (1995).
- R. L. O. het Veld, D. Xu et al. (Collaboration), Commun. Phys. 3, 1 (2020).
- A.M. Whiticar, A. Fornieri, E. C. T. O’Farrell, A. C. C. Drachmann, T. Wang, C. Thomas, S. Gronin, R. Kallaher, G. C. Gardner, M. J. Manfra, C. M. Marcus, and F. Nichele, Nat. Commun. 11, 3212 (2020).
- S. V. Aksenov, J. Phys.: Condens. Matter 34, 255301 (2022).
- A. A. Kopasov and A.S. Mel’nikov, Phys. Rev. B 101, 054515 (2020).
- A. A. Kopasov, A. G. Kutlin, and A. S. Mel’nikov, Phys. Rev. B 103, 144520 (2021).
- D. Chevallier, D. Sticlet, P. Simon, and C. Bena, Phys. Rev. B 85, 235307 (2012).
- E. Vernek, P. H. Penteado, A. C. Seridonio, and J. C. Egues, Phys. Rev. B 89, 165314 (2014).
- S. Das Sarma, J. D. Sau, and T. D. Stanescu, Phys. Rev. B 86, 220506(R) (2012).
- Л.В. Келдыш, ЖЭТФ 47, 1515 (1964).
- П.И. Арсеев, УФН 185, 1271 (2015).
- V. V. Val’kov and S. V. Aksenov, J. Magn. Magn. Mat. 465, 88 (2018).
- V. V. Val’kov, M. Yu. Kagan, and S. V. Aksenov, J. Phys. Condens. Matter 31, 225301 (2019).
- A. Haim, E. Berg, F. von Oppen, and Y. Oreg, Phys. Rev. Lett. 114, 166406 (2015).
- N. Byers and C. N. Yang, Phys. Rev. Lett. 7, 46 (1961).
- K. Czajka, M. M. Maska, M. Mierzejewski, and Z. Sledz, Phys. Rev. B 72, 035320 (2005).
- T.-C. Wei and P. M. Goldbart, Phys. Rev. B 77, 224512 (2008).
- V. Vakaryuk, Phys. Rev. Lett. 101, 167002 (2008).
- F. Loder, A. P. Kampf, and T. Kopp, Phys. Rev. B 78, 174526 (2008).