Selective Area Superconductor Epitaxy to Ballistic Semiconductor Nanowires

Semiconductor nanowires such as InAs and InSb are promising materials for studying Majorana zero-modes and demonstrating non-Abelian particle exchange relevant for topological quantum computing. While evidence for Majorana bound states in nanowires has been shown, the majority of these experiments are marked by significant disorder. In particular, the interfacial inhomogeneity between the superconductor and nanowire is strongly believed to be the main culprit for disorder and the resulting soft superconducting gap ubiquitous in tunneling studies of hybrid semiconductor-superconductor systems. Additionally, a lack of ballistic transport in nanowire systems can create bound states that mimic Majorana signatures. We resolve these problems through the development of selective-area epitaxy of Al to InSb nanowires, a technique applicable to other nanowires and superconductors. Epitaxial InSb-Al devices generically possess a hard superconducting gap and demonstrate ballistic 1D superconductivity and near perfect transmission of supercurrents in the single mode regime, requisites for engineering and controlling 1D topological superconductivity. Additionally, we demonstrate that epitaxial InSb-Al superconducting island devices, the building blocks for Majorana based quantum computing applications, prepared using selective area epitaxy can achieve micron scale ballistic 1D transport. Our results pave the way for the development of networks of ballistic superconducting electronics for quantum device applications

Electric field tunable superconductor-semiconductor coupling in Majorana nanowires

We study the effect of external electric fields on superconductor-semiconductor coupling by measuring the electron transport in InSb semiconductor nanowires coupled to an epitaxially grown Al superconductor. We find that the gate voltage induced electric fields can greatly modify the coupling strength, which has consequences for the proximity induced superconducting gap, effective g-factor, and spin-orbit coupling, which all play a key role in understanding Majorana physics. We further show that level repulsion due to spin-orbit coupling in a finite size system can lead to seemingly stable zero bias conductance peaks, which mimic the behavior of Majorana zero modes. Our results improve the understanding of realistic Majorana nanowire systems.Comment: 10 pages, 5 figures, supplemental information as ancillary fil

Quantized Majorana conductance

Majorana zero-modes hold great promise for topological quantum computing. Tunnelling spectroscopy in electrical transport is the primary tool to identify the presence of Majorana zero-modes, for instance as a zero-bias peak (ZBP) in differential-conductance. The Majorana ZBP-height is predicted to be quantized at the universal conductance value of 2e2/h at zero temperature. Interestingly, this quantization is a direct consequence of the famous Majorana symmetry, 'particle equals antiparticle'. The Majorana symmetry protects the quantization against disorder, interactions, and variations in the tunnel coupling. Previous experiments, however, have shown ZBPs much smaller than 2e2/h, with a recent observation of a peak-height close to 2e2/h. Here, we report a quantized conductance plateau at 2e2/h in the zero-bias conductance measured in InSb semiconductor nanowires covered with an Al superconducting shell. Our ZBP-height remains constant despite changing parameters such as the magnetic field and tunnel coupling, i.e. a quantized conductance plateau. We distinguish this quantized Majorana peak from possible non-Majorana origins, by investigating its robustness on electric and magnetic fields as well as its temperature dependence. The observation of a quantized conductance plateau strongly supports the existence of non-Abelian Majorana zero-modes in the system, consequently paving the way for future braiding experiments.Comment: 5 figure

Controlled crossed Andreev reflection and elastic co-tunneling mediated by Andreev bound states

A short superconducting segment can couple attached quantum dots via elastic co-tunneling (ECT) and crossed Andreev reflection (CAR). Such coupled quantum dots can host Majorana bound states provided that the ratio between CAR and ECT can be controlled. Metallic superconductors have so far been shown to mediate such tunneling phenomena, albeit with limited tunability. Here we show that Andreev bound states formed in semiconductor-superconductor heterostructures can mediate CAR and ECT over mesoscopic length scales. Andreev bound states possess both an electron and a hole component, giving rise to an intricate interference phenomenon that allows us to tune the ratio between CAR and ECT deterministically. We further show that the combination of intrinsic spin-orbit coupling in InSb nanowires and an applied magnetic field provides another efficient knob to tune the ratio between ECT and CAR and optimize the amount of coupling between neighboring quantum dots

Evaluierung der Musikwahrnehmung von Erwachsenen mit HiRes® 120 und früheren Generationen der Sprachverarbeitungsstrategien von Advanced Bionics®

Im Jahr 2007 hat Advanced Bionics® die neuartige Sprachverarbeitungsstrategie HiRes® 120 eingeführt. Erste klinische Ergebnisse mit HiRes 120 deuten auf ein verbessertes Sprachverstehen in Umgebungen mit Störgeräusch sowie eine verbesserte Musikqualität und -natürlichkeit hin. Ziel der Evaluierung ist es, zu untersuchen, ob es unterschiede in der Musikwahrnehmung, Hörhäufigkeit und der Fähigkeit zum Unterscheiden bestimmter musikalischen Merkmale zwischen drei verschiedenen Generationen der Sprachverarbeitungsstrategien von Advanced Bionics gibt. Die Evaluierung wird basierend auf einem Fragebogen als Umfrage durchgeführt. Dabei sind 43 Fragen zu verschiedenen Bereichen zu beantworten. Einer der Bereiche befasst sich mit der Fähigkeit des Teilnehmers bzw. der Teilnehmerin, die melodische und harmonische Struktur von Musik zu verfolgen und ihre emotionale Stimmung zu erfassen. Eine Gruppe von 25 normal hörenden Erwachsenen hat an der Pilot-Phase als Kontrollgruppe teilgenommen. Die Teilnehmer hatten keine größeren Schwierigkeiten bestimmte Aspekte von Musik herauszuhören, bis auf einige wenige Fragen wie ("Wie viele Instrumente Spielen gleichzeitig" oder "Text verstehen bei neuen Liedern"). Somit scheint die Evaluierung ein passender Weg zu sein, um größere Datensätze innerhalb kürzerer Zeitspanne zu erheben. Des Weiteren sollen die Ergebnisse helfen zu verstehen, inwiefern neuere Entwicklungen im Bereich der Sprachverarbeitung zur verbesserten Musikwahrnehmung führen

Einfluss der Nutzung der Insertionshilfe bei der Implantation der MidScala-Elektrode auf das histologisch und radiologisch bewertete Trauma

Einleitung: Mit dem Ziel möglichst strukturerhaltender Cochlea Implantation wurden freie, nicht vorgeformte Elektrodenträger klinisch eingeführt. Auch die MidScala(MS)-Elektrode (Advanced Bionics) wurde unter diesem Gesichtspunkt entwickelt, wobei eine midskaläre Lage erreicht werden soll. Die Insertion kann mit einer Einführhilfe oder über Retraktion des Stiletts während der Insertion erfolgen. Ziel der Studie ist es zu untersuchen, ob die Nutzung der Insertionshilfe Einfluss auf den cochleären Strukturerhalt hat.Methode: Acht humane Felsenbeine (FB) wurden mit der MS-Elektrode implantiert, vier Präparate mit und vier ohne Insertionshilfe. Die Insertion erfolgte videodokumentiert durch einen erfahrenen CI-Chirurgen mit Erfassung der Insertionszeit. Nach Einbettung der Präparate folgte die radiologische Diagnostik mittels Digitaler Volumentomografie gefolgt von histologischer Aufarbeitung und Auswertung nach dem Eshragi Traumascale.Ergebnis: In allen Fällen gelang eine volle Insertion. Mit Insertionshilfe kam es in einem Fall zur Anhebung der Basilarmembran (BM) und zu einer Fehllage, ohne zu Anhebungen der BM in zwei FB. Die durchschnittliche Insertionszeit mit Einführhilfe (69,75s) wich von der Insertion ohne Hilfe (172,75s) ab. In dem Präparat mit der kürzesten Insertionszeit (47s) kam es zum Skalenwechsel unter Verwendung der Insertionshilfe.Diskussion: Beide Insertionsmethoden scheinen intracochleären Strukturerhalt zu ermöglichen. Die Nutzung der Insertionshilfe scheint über eine Reduktion der Insertionszeit ein höheres intracochleäres Trauma zu bedingen. Die Ergebnisse geben einen Hinweis darauf, dass insbesondere bei der Verwendung der Insertionshilfe auf eine langsame Insertionsgeschwindigkeit zu achten ist, um eine atraumatische Insertion zu gewährleisten.Unterstützt durch: Advanced Bionics GmbHDer Erstautor weist auf folgenden Interessenkonflikt hin: Mit freundlicher Unterstützung durch die Advanced Bionics Gmb

Thermopower characterization of InSb nanowires using thermoreflectance

Increasing energy demand and depleting fossil fuels make it imperative to shift to more efficient energy sources. Thermoelectric materials can convert waste heat into electrical energy by means of the Thermopower or Seebeck effect. Nanowires are promising candidates to increase the efficiency of thermo-electric conversion because their low dimensionality is predicted to increase the Seebeck effect due to confinement of charge carriers and decrease thermal conductivity due to boundary scattering of phonons. The Seebeck effect is characterized by the Seebeck coefficient which describes the output voltage per degree Kelvin in a thermoelectric material. Hence, in order to obtain the Seebeck coefficient, it is crucial to accurately measure the temperature difference along the axial direction of the nanowire which has a length of a few micrometers, at the locations where voltage measurements are performed under a temperature gradient. Here we demonstrate an application of thermoreflectance to measure the temperature difference along the nanowire allowing bi-directional measurements of Seebeck coefficient