拓扑半金属-超导体异质结的约瑟夫森效应

SPECIAL TOPIC—Quantum transport in topological materials and devices Josephson effect in topological semimetal-superconductor heterojunctions

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中文摘要：拓扑半金属是一类受对称性保护的无能隙量子材料.因其相对论性能带色散关系,拓扑半金属中涌现出丰富的量子态和量子效应,例如费米弧表面态和手征反常.近年来,因在拓扑量子计算的潜在应用,拓扑与超导的耦合体系受到广泛关注.本文从两方面回顾拓扑半金属-超导体异质结体系近年来的实验进展:1)超导电流对拓扑量子态的模式过滤;2)拓扑超导和Majorana零能模的探测与调控.对于前者,利用约瑟夫森电流对电磁场的响应,拓扑半金属中费米弧表面态的弹道输运被揭示,高阶拓扑半金属相被证实,有限动量配对及超导二极管效应被实现.对于后者,通过交流约瑟夫森效应,狄拉克半金属中4π周期的拓扑超导态被发现,纯电学栅压调控的拓扑相变被实现.本文最后展望了拓扑半金属-超导体异质结体系的发展前景和在Majorana零能模编织和拓扑量子计算上的潜在应用.

作者：

初纯光、王安琦、廖志敏

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作者单位：

北京大学物理学院,人工微结构和介观物理国家重点实验室,北京 100871

合肥国家实验室,合肥 230088

关键词：

拓扑半金属约瑟夫森效应拓扑超导 Majorana零能模

基金：

国家自然科学基金国家自然科学基金国家自然科学基金科技创新2030重大项目

项目编号：

9196420161825401122040162021ZD0302403

出版年：

2023

DOI：

10.7498/aps.72.20230397

物理学报

中国物理学会，中国科学院物理研究所

物理学报

CSTPCDCSCD北大核心

影响因子：1.038

ISSN：1000-3290

年,卷(期)：2023.72(8)

参考文献量256