Влияние ориентации магнитного поля и беспорядка на майорановскую поляризацию в проволоках с топологической сверхпроводимостью

Abstract

Исследовано поведение майорановской поляризации, введенной ранее в работе D. Sticlet et al. [Phys. Rev. Lett. 108, 096802 (2012)], для проволоки в фазе топологической сверхпроводимости в зависимости от изменения ориентации магнитного поля. На основе численных расчетов показано, что эта поляризация в случае скошенного поля может отличаться на противоположных концах проволоки как по знаку, так и по абсолютной величине. Поскольку на одном из концов майорановская поляризация меняет знак при изменении ориентации магнитного поля с поперечной на продольную, всегда существует диапазон значений углов, при которых эта величина значительно подавлена или равна нулю. Поэтому майорановская поляризация не всегда выступает в качестве локального параметра порядка при произвольном угле магнитного поля в плоскости, перпендикулярной эффективному полю спин-орбитального взаимодействия Рашбы. Продемонстрировано, что введение беспорядка не приводит к качественно новым эффектам. В то же время при больших магнитных полях появляются дополнительные области со слабой майорановской поляризацией.

Досліджено поведінку майоранівської поляризації, введеної раніше в роботі D. Sticlet et al. [Phys. Rev. Lett. 108, 096802 (2012)], для дроту в фазі топологічної надпровідності в залежності від зміни орієнтації магнітного поля. На основі чисельних розрахунків показано, що ця поляризація в разі скошеного поля може відрізнятися на протилежних кінцях дроту як за знаком, так і по абсолютній величині. Оскільки на одному з кінців майоранівська поляризація змінює знак при зміні орієнтації магнітного поля з поперечної на поздовжню, завжди існує діапазон значень кутів, при яких ця величина значно пригнічена або дорівнює нулю. Тому майоранівська поляризація не завжди виступає в якості локального параметра порядку при довільному куті магнітного поля в площині, перпендикулярній ефективному полю спін-орбітальної взаємодії Рашби. Продемонстровано, що введення безладу не призводить до якісно нових ефектів. У той же час при великих магнітних полях з’являються додаткові області зі слабкою майоранівською поляризацією.

Majorana polarization, previously introduced by Sticlet et al. [Phys. Rev. Lett. 108, 096802 (2012)], is studied for wires in a topological superconductive state with varying orientation of the magnetic field. Numerical calculations show that in the case of a canted field, this polarization can differ in sign, as well as absolute magnitude, at the opposite ends of a wire. Since the Majorana polarization changes sign at one end when the orientation of the magnetic field is changed from perpendicular to longitudinal, there is always a range of angles for which this quantity is significantly suppressed or equals zero. Thus, the Majorana polarization does not always appear as a local order parameter for an arbitrary angle of the magnetic field in the plane perpendicular to the effective Rashba spin-orbital interaction field. It is shown that the introduction of disorder does not lead to qualitatively new effects. At the same time, additional regions with weak Majorana polarization do show up in high magnetic fields.