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A topological flux trap: Majorana bound states at screw dislocations

Rex, Stefan 1; Willa, Roland 2
1 Institut für QuantenMaterialien und Technologien (IQMT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Theorie der Kondensierten Materie (TKM), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

The engineering of non-trivial topology in superconducting heterostructures is a very challenging task. Reducing the number of components in the system would facilitate the creation of the long-sought Majorana bound states. Here, we explore a route toward emergent topology in a trivial superconductor without a need for other proximitized materials. Specifically, we show that a vortex hosting an even number of flux quanta is capable of forming a quasi-one-dimensional topological sub-system that can be mapped to the Kitaev wire, if the vortex is trapped at a screw dislocation. This crystallographic defect breaks inversion symmetry and thereby threads a local spin–orbit coupling through the superconductor. The vortex-dislocation pair in the otherwise trivial bulk can harbor a pair of Majorana bound states located at the two surface terminations. We explain the topological transition in terms of a band inversion in the Caroli-de Gennes-Matricon vortex bound states and discuss favorable material parameters.

Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für QuantenMaterialien und Technologien (IQMT)
Institut für Theorie der Kondensierten Materie (TKM)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsjahr 2022
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 1367-2630
KITopen-ID: 1000148157
HGF-Programm 47.12.01 (POF IV, LK 01) Advanced Solid-State Qubits and Qubit Systems
Erschienen in New Journal of Physics
Verlag Institute of Physics Publishing Ltd (IOP Publishing Ltd)
Band 24
Heft 5
Seiten Art.-Nr.: 053057
Vorab online veröffentlicht am 01.06.2022
Nachgewiesen in Scopus
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Web of Science
Relationen in KITopen

Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000148157
Veröffentlicht am 01.07.2022
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1088/1367-2630/ac61cf
Scopus
Zitationen: 4
Web of Science
Zitationen: 3
Dimensions
Zitationen: 5
Seitenaufrufe: 312
seit 02.07.2022
Downloads: 30
seit 03.07.2022
Cover der Publikation
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