铅-锑化铟混合器件中增强且可调的超导诱导能隙与有效朗德g因子

在具有强自旋轨道耦合(SOC)的半导体(SM)纳米线上构建传统超导体(SC)的混合系统,是实现拓扑超导性与马约拉纳零模(MZMs)以推进拓扑量子计算的重要平台。尽管铝(Al)基混合纳米线器件已被广泛使用,但其较小的超导能隙、固有弱SOC以及低朗德g因子可能制约未来实验进展。与之形成鲜明对比的是,该研究团队证实铅(Pb)基混合量子器件展现出显著更大且稳定的邻近效应诱导超导能隙——其数值超过Al基器件一个数量级。通过利用静电栅压调控波函数分布及SC-SM界面耦合,该能隙可从最大值(约1.4毫电子伏,与块体Pb能隙匹配)连续调节至接近零,同时保持硬度特性。磁场依赖测量进一步揭示了能隙结构的径向演化伴随反交叉特征,这印证了强SOC效应以及高达76的有效g因子。这些发现突显了Pb基混合系统的卓越性能,为实现稳定MZMs及构建可扩展拓扑量子架构提供了重要突破。

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