(Li,Fe)OHFeSe磁通中发现Majorana零能模量子化电导

Majorana零能模是超导体中的一种奇异激发态。由于它遵守非阿贝尔统计,从而有可能用来实现拓扑量子计算,受到人们广泛关注。最近人们在高Tc铁基超导体Fe(Se,Te)(Li,Fe)OHFeSe磁通中发现了Majorana零能模重要标志:零偏压电导峰。然而Majorana零能模还应具有另一个重要特征:电导量子化(G0=2e2/h)。这是由具有空穴-粒子对称性的Majorana零能模的共振Andreev反射造成的。电导量子化的零能模在超导纳米线中曾有报导,但在拓扑超导体的磁通中还未曾被发现。
最近我们与物理所董晓莉研究组合作,在(Li,Fe)OHFeSe磁通中发现了Majorana零能模的量子化电导。工作利用了高能量分辨的极低温STM(电子温度160mK),隧道谱显示出清晰尖锐的零能峰,其半宽度仅0.1meV。通过逐步减小隧道势垒,零能峰电导逐渐增大,最后达到G0,且在一定势垒范围维持G0不变,出现量子化电导平台(图1)。同时隧道谱的谱型也发生变化:在电导未达到G0之前,零能峰的强度最大;而到达G0后,零能峰高度一度停止增加,非零磁通态开始在强度上超过零能峰,这反映了零能峰是电导量子化的,而其它非零态是拓扑平凡的磁通态。该工作同时说明只要隧道势垒足够低,在非零温下也可以实现零能模的共振Andreev反射。该结果为进一步发展基于Majorana零能模的拓扑量子计算提供了重要信息。相关文章发表于Chin. Phys. Lett. 36, 057403 (2019) (express letter)

(Li,Fe)OHFeSe磁通中发现Majorana零能模量子化电导


图:(Li,Fe)OHFeSe磁通中发现Majorana零能模量子化电导。