4 拓扑超导体系
与绝缘体类似，超导体在费米能级处也有能隙，拓扑性与超导性相结合会构成新的量子物态——拓扑超导体，其体态是超导态，表面则是具有拓扑保护的、无能隙电子态。在拓扑超导体中可能出现马约拉纳零能模，由于其具有非阿贝尔任意子的特征，可以用于实现拓扑量子计算。因此，拓扑超导体是目前凝聚态物理领域最受关注的研究方向之一。从材料的角度看，主要可分为异质结构拓扑超导体和内禀拓扑超导体两类。
4.1 异质结构拓扑超导体系
2001年，Kitaev[76]提出一个一维拓扑超导的模型，在其端点可以实现马约拉纳零能模(图5(a))。这个模型可以利用具有强自旋轨道耦合的半导体纳米线(如InAs或InSb)与s波超导耦合，在外加磁场下实现[77，78]。半导体较好的可调控性和较高的载流子迁移率有利于构造高质量的拓扑量子比特器件。基于此类体系，理论上已提出拓扑量子比特实现的详细方案和路线图[79，80]；实验上已能够实现多参数变化下的量子化零能电导平台[81]。在超导Pb衬底上制备出Fe原子链也可能诱导出p波超导，STM观测到其两端的零偏压电导峰[82]。
图5 几种典型拓扑超导体系 (a) Kitaev 模型示意图[76]；(b) 使用STM测量拓扑超导体系表面超导磁通涡旋处高分辨零偏压电导峰的示意图[100]，小图是在涡旋中心测到的零偏压电导峰线图；(c)LiFeAs 中外磁场调控有序的超导磁通漩涡[102]，图中每一个亮点就是一个涡旋
2008年，Fu—Kane模型[83]研究了二维无简并超导狄拉克表面态的准粒子行为，证明稳定的单个马约拉纳零能模可以存在于s波超导体与拓扑绝缘体异质结界面的超导磁通涡旋中。实验上，在拓扑绝缘体Bi2Se3薄膜与超导体NdSe2的异质结构中，通过STM确实观测到了近邻效应导致的超导能隙，同时ARPES实验也证明了狄拉克型表面态的存在[84]；在Bi2Se3薄膜与NdSe2的异质结构的超导磁通涡旋中的零偏压电导峰，可能对应于马约拉纳零能模[85—87]。另外，理论预言[88—91]，QAH绝缘体与
