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凝聚态物理 > 超导性

arXiv:2504.19844 (cond-mat)
[提交于 2025年4月28日 ]

标题: 通过完全补偿的亚铁磁体可调拓扑超导性

标题: Tunable Topological Superconductivity by Fully Compensated Ferrimagnets

Authors:Yu-Xuan Li, Yicheng Liu, Cheng-Cheng Liu
摘要: 我们提出了一种基于完全补偿铁氧体(fFIM)的平台,用于实现和控制具有马约拉纳束缚态的多维拓扑超导性。 通过对称性分析和微观建模,我们证明了基于fFIM的异质结构承载着:(i) 定位于一维纳米线末端的马约拉纳零模式,(ii) 沿二维边界存在的手性马约拉纳边缘态,以及(iii) 在高阶拓扑相中的可调谐马约拉纳角模式。 fFIM的独特性质使得电场能够驱动拓扑超导相变,并且反铁磁矢量方向可以控制马约拉纳模式的空间分布,而无需外部磁场。 关键的是,基于fFIM的异质结构中净磁化为零,这保留了超导性,避免了磁化系统中通常存在的可调性和超导相干性之间的权衡。 我们的研究结果确立了基于fFIM的异质结构作为一种多功能平台,可用于可调拓扑超导性。
摘要: We propose a platform based on a fully compensated ferrimagnet (fFIM) for realizing and controlling topological superconductivity with Majorana bound states across multiple dimensions. Through symmetry analysis and microscopic modeling, we demonstrate that fFIM-based heterostructures host (i) Majorana zero modes localized at the ends of one-dimensional nanowires, (ii) chiral Majorana edge states along two-dimensional boundaries, and (iii) tunable Majorana corner modes in higher-order topological phases. The unique properties of fFIMs enable an electric field to drive topological superconductivity phase transitions and N\'eel vector orientation to control the spatial distribution of Majorana modes, without external magnetic fields. Crucially, the absence of net magnetization in fFIM-based heterostructures preserves superconductivity, circumventing the usual trade-off between tunability and superconducting coherence in magnetized systems. Our results establish fFIM-based heterostructures as a versatile platform for tunable topological superconductivity.
评论: 7页,4图
主题: 超导性 (cond-mat.supr-con) ; 中尺度与纳米尺度物理 (cond-mat.mes-hall); 材料科学 (cond-mat.mtrl-sci)
引用方式: arXiv:2504.19844 [cond-mat.supr-con]
  (或者 arXiv:2504.19844v1 [cond-mat.supr-con] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2504.19844
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Yu-Xuan Li [查看电子邮件]
[v1] 星期一, 2025 年 4 月 28 日 14:43:05 UTC (1,127 KB)
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