توپولوژي در مواد ديراكي سه بعدي

Topology in Three dimensional Dirac Materials

در ادامه پيشرفت‌هاي انجام گرفته در حوزه تحقيقاتي ابررساناهاي توپولوژيك، ما نشان داديم كه يك درياي دو بعدي از فرميون‌هاي مايورانا (2DMS) بر روي سطح يك ابررساناي ديراكي سه بعدي (3DDS) كه داراي تقارن اسپيني تك‌تايي است، شكل مي‌گيرد. براي 3DDS با جفت‌شدگي بين‌نواري زوج‌هاي كوپر، يك انتقال فاز توپولوژيك اتفاق مي‌افتد كه منجر به ترابرد كامل آندريو-كلاين مي‌گردد. درياي دو بعدي فرميون‌هاي مايورانا يك قله تشديدي مستحكم در رسانندگي اتصال مابين 3DDS و ماده ديراكي سه بعدي (3DDM) ايجاد مي‌كند. همچنين ما نشان داديم كه حضور يك بازتاب آندريو غيرعادي منجر به القاي جفت‌شدگي‌هاي اسپين‌ سه‌تايي در ناحيه نرمال ماده ديراكي مي‌گردد. علاوه بر اين جريان جوزفسون با دوره تناوب 4π محاسبه شده در يك اتصال 3DDS-3DDM-3DDS نشانه ديگري از حضور فرميون‌هاي مايورانا و تغيير پاريته فرميوني حالت پايه سيستم است.

Motivated by recent developments in the field of topological superconductors, we show that there is a two dimensional Majorana sea (2DMS) on the interface of three dimensional Dirac superconductors (3DDS) with singlet symmetry. 3DDS with inter-band couplings has a band inversion and topological phase transition which leads to perfect Andreev-Klein transmission. The 2DMS show a resonant peak with robust character in conductance of a junction between three dimensional Dirac material (3DDM) and 3DDS. Furthermore, 4π periodic Josephson current in the junction of 3DDS/3DDM/3DDS are shown as sign of fermion parity switch.