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Transverse profile and three-dimensional spin canting of a Majorana state in carbon nanotubes

机译：碳纳米管中的Majorana状态的横向曲线和三维自旋倾倒

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摘要

The full spatial 3D profile of Majorana bound states (MBS) in a nanowirelike setup featuring a semiconducting carbon nanotube (CNT) as the central element is discussed. By atomic tight-binding calculations, we show that the chiral nature of the CNT lattice is imprinted in the MBS wave function which has a helical structure, anisotropic in the transverse direction. The local spin-canting angle displays a similar spiral pattern, varying around the CNT circumference. We reconstruct the intricate 3D profile of the MBS wave function analytically, using an effective low-energy Hamiltonian accounting both for the electronic spin and valley degrees of freedom of the CNT. In our model, the four components of the Majorana spinor are related by the three symmetries of our Bogoliubov-de Gennes Hamiltonian, reducing the number of independent components to one. A Fourier transform analysis uncovers the presence of three contributions to the MBS, one from the Gamma-point and one from each of the Fermi points, with further complexity added by the presence of two valley states in each contribution.
机译：讨论了以半导体碳纳米管（CNT）为具有中心元件的半导体碳纳米管（CNT）的纳米织栅设施中的主要空间3D轮廓。通过原子紧密结合计算，我们表明CNT晶格的手性性质在MBS波函数中印迹，其具有螺旋结构，横向各向异性。局部旋倾斜角度显示出类似的螺旋图案，在CNT周围围绕CNT周长变化。我们分析了MBS波函数的复杂3D轮廓，用于电子旋转和CNT中的电子旋转自由度的有效低能量Hamiltonian核算。在我们的模型中，Majorana Spinor的四个组成部分受到我们Bogoliubov-de Gennesian的三个对称性相关的，将独立组件的数量减少到一个。傅里叶变换分析揭示了对MBS的三种贡献的存在，其中一个来自伽马点，一个来自费米点的一个贡献，通过每个贡献中的两个谷状态的存在，增加了进一步的复杂性。

著录项

  • 来源
    《Physical review》 |2019年第15期|155417.1-155417.13|共13页
  • 作者

    Milz Lars; Izumida Wataru; Grifoni Milena; Marganska Magdalena;

  • 作者单位

    Univ Regensburg Inst Theoret Phys D-93053 Regensburg Germany;

    Univ Regensburg Inst Theoret Phys D-93053 Regensburg Germany|Tohoku Univ Dept Phys Sendai Miyagi 9808578 Japan;

    Univ Regensburg Inst Theoret Phys D-93053 Regensburg Germany;

    Univ Regensburg Inst Theoret Phys D-93053 Regensburg Germany;

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