Description du projet
À la recherche des insaisissables fermions de Majorana sur les hétérostructures silicium-germanium
En 1928, le physicien Paul Dirac prédisait que chaque particule fondamentale de l’Univers avait une jumelle identique mais de charge opposée. Une question fondamentale se pose alors: que se passe-t-il si une particule est sa propre antiparticule? Ettore Majorana a prédit leur existence et des preuves ont été avancées concernant l’existence d’un tel état de la matière sous la forme d’excitations de quasiparticules dans des dispositifs hybrides semi-conducteurs-supraconducteurs. Des expériences récentes ont décelé des signatures de fermions de Majorana dans des dispositifs hybrides supraconducteurs-semi-conducteurs à nanofils. Les travaux de recherche se sont jusqu’à présent concentrés sur les nanofils planaires d’InAs et d’InSb. Financé dans le cadre du programme Marie Skłodowska-Curie, le projet MaGnum recherchera des états liés de Majorana dans des hétérostructures Ge/SiGe. Ces hétérostructures devraient faciliter la détection des insaisissables états liés de Majorana.
Objectif
Each particle has its antiparticle, and upon bringing them in close vicinity, they annihilate (they disappear). A fundamental question arises: what happens if a particle is its own antiparticle? Ettore Majorana predicted their existence and evidence has been put forward for the existence of such a state of matter in the form of quasiparticle excitations in hybrid semiconductor-superconductor devices. Research activites so far has concentrated on InAs nanowires, planar InAs and InSb nanowires. Theory suggests to look for Majorana bound states (MBS) in Germanium and I propose to use a novel yet promising material system, namely a Germanium/Silicon-Germanium heterostructure, to provide evidence for the topological state of matter leading to Majorana bound states (MBS). Using Ge/SiGe brings the advantage of a long mean free path, which will allow for a larger spatial separation of the MBS and facilitate the long anticipated but yet elusive detection of correlation of two MBS. Additionally, the planar geometry brings the possibility to couple the MBS to their environment, which will be important for their usage as topologically protected quantum bits for quantum computation. I propose to show step-by-step the ingredients necessary for a topological phase transition resulting in MBS. In particular, I will follow these steps: I will collaborate with G. Isella's group to develop a highly mobile two-dimensional hole gas and make it accessible for magneto-transport measurements. I will further confine the holes into a one-dimensional wire with tunable tunneling barriers at each end. I will test the presence of a strong spin-orbit interaction by measuring helical transport. I will induce superconducting order by coupling the wire to NbTiN contacts. Finally, I will test the presence of MBS with tunneling conductance measurements and use a proper geometry to show evidence of the correlation of two MBS at each end of the wire.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Mots‑clés
Programme(s)
Appel à propositions
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MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinateur
3400 Klosterneuburg
Autriche