論文の概要: Transport properties and quantum phase transitions in one-dimensional superconductor-ferromagnetic insulator heterostructures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.14887v1
• Date: Fri, 18 Oct 2024 22:25:50 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-22 13:16:00.821520
• Title: Transport properties and quantum phase transitions in one-dimensional superconductor-ferromagnetic insulator heterostructures
• Title（参考訳）: 一次元超伝導体-強磁性絶縁体ヘテロ構造における輸送特性と量子相転移
• Authors: Javier Feijóo, Aníbal Iucci, Alejandro M. Lobos,
• Abstract要約: 最近製造された半導体-超伝導-強磁性絶縁体ハイブリッドに着想を得た1次元電子ナノデバイスを提案する。 FMI層長をオレンジ色または/またはグローバルバックゲート電圧を印加することにより、スピン及びフェルミオンパリティ変化QPTを調整可能であることを示す。 以上の結果から,これらの効果は実験的に利用可能であり,ハイブリッドナノワイヤにおける量子相転移の研究のための堅牢なプラットフォームを提供する可能性が示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 44.99833362998488
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• Abstract: We theoretically propose a one-dimensional electronic nanodevice inspired in recently fabricated semiconductor-superconductor-ferromagnetic insulator (SE-SC-FMI) hybrid heterostructures, and investigate its zero-temperature transport properties. While previous related studies have primarily focused on the potential for generating topological superconductors hosting Majorana fermions, we propose an alternative application: using these hybrids to explore controllable quantum phase transitions (QPTs) detectable through transport measurements. Our study highlights two key differences from existing devices: first, the length of the FMI layer is shorter than that of the SE-SC heterostructure, introducing an inhomogeneous Zeeman interaction with significant effects on the induced Andreev bound states (ABS). Second, we focus on semiconductor nanowires with minimal or no Rashba spin-orbit interaction, allowing for the induction of spin-polarized ABS and high-spin quantum ground states. We show that the device can be tuned across spin- and fermion parity-changing QPTs by adjusting the FMI layer length orange and/or by applying a global backgate voltage, with zero-energy crossings of subgap ABS as signatures of these transitions. Our findings suggest that these effects are experimentally accessible and offer a robust platform for studying quantum phase transitions in hybrid nanowires.
• Abstract（参考訳）: 最近製造された半導体-超伝導-強磁性絶縁体(SE-SC-FMI)ハイブリッドヘテロ構造に着想を得た1次元電子ナノデバイスを理論的に提案し,そのゼロ温度輸送特性について検討する。 従来の研究は、主にマヨラナフェルミオンをホストするトポロジカル超伝導体を生成する可能性に焦点を当てていたが、これらのハイブリッドを用いて、輸送測定により検出可能な量子相転移(QPT)を探索する別の応用を提案する。 まず、FMI層の長さがSE-SCヘテロ構造よりも短く、不均一なゼーマン相互作用がアンドリーフ境界状態(ABS)に有意な影響をもたらすことを明らかにする。 第2に、Rashbaスピン軌道相互作用を最小あるいは全く持たない半導体ナノワイヤに着目し、スピン偏極ABSと高スピン量子基底状態の誘導を可能にする。 これらの遷移のシグネチャとして、サブギャップABSのゼロエネルギー交差を有する大域バックゲート電圧を適用することにより、FMI層長をオレンジ色または/または調整することで、スピンおよびフェルミオンパリティ変化QPTを調整可能であることを示す。 以上の結果から,これらの効果は実験的に利用可能であり,ハイブリッドナノワイヤにおける量子相転移の研究のための堅牢なプラットフォームを提供する可能性が示唆された。

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