Spin-dependent resonant Andreev tunneling in hybrid ferromagnetic metal–magnetic quantum dot–superconductor nanostructures

Анотація

Існує безліч теоретичних пропозицій щодо перетворення станів, індукованих магнітними наночастинками всередині надпровідної щілини, у майоранівські ферміонні стани. Головним завданням на цьому шляху є переконливий доказ і безсумнівне розрізнення між топологічно тривіальними субщілинними зв’язаними станами Андрєєва та топологічно нетривіальними магнітно-поляризованими майоранівськими зв’язними станами. Це спонукало нас дослідити тунелювання нерівноважних електронів через наноструктуру феромагнітний нормальний метал–магнітна квантова точка–s-хвильовий надпровідник (F-mQD-SC), де дискретні рівні mQD розщеплені по спіну. За допомогою методу Келдиша для функцій Гріна отримано та досліджено вирази для залежності тунельного струму та ймовірності андрєєвського відбиття (АB) від енергії. Ми виявили, що резонансна провідність АB системи демонструє різні типи піків залежно від спінового розщеплення рівнів mQD, величини спінової поляризації струму F-відведення, напруги затвора та величини зовнішнього магнітного поля. Залежність провідності наноструктури від напруги зміщення демонструє додаткові піки, які за певної комбінації параметрів можуть імітувати піки, очікувані для майоранівських мод в топологічному надпровідному стані. Обговорюються транспортні характеристики нанорозмірної структури F-mQD-SC у нетопологічному стані. Ми припускаємо, що отримані результати можуть бути корисними для розуміння результатів останніх експериментів у гібридних наноструктурах надпровідник–феромагнетик із топологічно захищеними збудженнями.