牛鹏斌 罗洪刚

1) (山西大同大学物理系， 大同 037009)

2) (兰州大学物理科学与技术学院， 兰州 730000)

本文研究量子输运中马约拉纳费米子与杂质自旋的相互作用， 发现系统能够产生温差驱动的自旋相关电流， 得到了马约拉纳费米子导致的热自旋流.在大温差下， 马约拉纳费米子与量子点强耦合时， 电流与门电压趋于线性关系， 体现了马约拉纳费米子的鲁棒性， 且马约拉纳费米子导致的自旋流具有振荡特性， 其零点个数与杂质自旋角量子数相关.

1 引 言

马约拉纳费米子是意大利物理学家马约拉纳在狄拉克方程的基础上提出的一种粒子， 在高能物理中人们寻找其身影已很多年[1-3].马约拉纳费米子具有拓扑性， 凝聚态物理中实现拓扑性质的材料有很多， 例如拓扑绝缘体[4，5]、玻色-爱因斯坦凝聚体[6-8]、Kagome格子[9，10]和硅烯[11]等.近年来， 人们提出在凝聚态物理中寻找准粒子形态的马约拉纳费米子[12-14]， 并且由于其具有非阿贝尔统计特性[15，16]以及在量子计算中的潜在应用[2]， 引起了人们广泛关注.凝聚态物理中马约拉纳费米子在拓扑超导线的两端成对出现[17，18]， 是电子和空穴的零能叠加态， 称为马约拉纳零模.

随着马约拉纳费零模在拓扑超导体中的预言和实验验证， 人们又提出可以在量子输运中观测和操控马约拉纳费米子[19-23].当马约拉纳费米子被引入量子点输运结构中， 其最明显的特点是1/2电导[19]， 即量子点的电导降为了原来的一半.且新近研究指出， 当杂质自旋……