本论文首先介绍了马约拉纳零能模的基本性质和主要的实验进展。马约拉纳零能模是凝聚态物理中的准粒子态,并且它是自身的反粒子态,遵循非阿贝尔统计。由它组成的量子系统对局域干扰不敏感,如用于拓扑量子计算,有望解决其它量子计算方案容易受环境干扰而退相干的问题。因为其有趣的物理性质和巨大的潜在应用前景,马约拉纳零能模成为了当今凝聚态物理领域的一个研究热点。马约拉纳零能模被认为存在于拓扑超导的缺陷处,会导致零偏压电导峰和约瑟夫森器件中4π周期的超流戭相位关系。目前已经在多个复合拓扑超导系统和本征超导材料中观测到了零偏压电导峰,在一些场合还观察到了峰高的量子化以及峰高所折射出来的自旋选择安德列夫反射。在4π超流戭相位关系方面,人们也观察到了分数约瑟夫森效应。这些现象被认为是马约拉纳零能模的重要迹象。但是,呈现这些现象的系统是否遵循非阿贝尔统计还有待进一步的实验验证。拓扑绝缘体具有手性电子表面态,与超导的结合可产生拓扑超导态。根据扆扵和手扡扮扥戲戰戰戸年提出的一个重要理论预言,对于基于拓扑绝缘体表面电子态的约瑟夫森单结,当相位差为π时其微能隙将关闭,马约拉纳零能模随之出现;进一步地对于约瑟夫森三结,在二维相位空间一些特定的参数区域内,三结中心的微能隙将关闭,并伴随着马约拉纳零能模的出现。以这样的三结作为基本单元有望构筑二维拓扑量子电路,用于验证非阿贝尔统计乃至实现普适拓扑量子计算。因此,相关的实验探索具有重要的意义。本论文工作试图从实验上探索扆扵戭手扡扮扥戲戰戰戸年提出的拓扑量子计算的理论方案,从相位敏感实验的角度寻找马约拉纳零能模存在的证据。我们在拓扑绝缘体表面利用超导邻近效应构筑了约瑟夫森三结器件,并且制作了局部的超导线圈用于分别调节不同单结的超导相位差,以实现对二维相位空间的遍历。我们发展了一套测量接触电阻、并借助扂扔手戨扂扬扯扮扤扥扲戭扔扩扮扫扨扡扭戭手扬扡扰扷扩扪扫戩理论处理接触电阻数据、从而得到微能隙的方法。我们在单结相位为π时观测到了微能隙的完全关闭,并且在二维相空间特定的区域内观测到了三结中心点微能隙的关闭。这些现象与扆扵戭手扡扮扥的理论预言相符合。我们还基于马约拉纳有效哈密顿量和格点模型,数值模拟了有限尺寸三结器件中微能隙的关闭情况,结果与实验数据符合得很好。这些工作首次从实验上验证了扆扵和手扡扮扥十多年前提出的理论,为利用约瑟夫森三结作为基本单元开展拓扑量子计算向前迈了一步。在博士论文工作期间,我们还探索了微能隙的接触电阻测量方法在射频辐照下的适用性。我们在拓扑绝缘体表面制作了约瑟夫森结,并在射频辐照下测量了结区正常金属电极与拓扑绝缘体表面的接触电阻,我们发现微能隙的接触电阻测量方法在射频辐照下仍然有效,所得到的微能隙数据与利用扒打扊戨扒扥扳扩扳戭扴扩扶扥扬批打扨扵扮扴扥扤扊扵扮扣扴扩扯扮戩模型和扂扔手理论计算的结果基本一致。这为以后在射频环境下,特别是在出现分数约瑟夫森效应时,利用接触电阻测量方法测定微能隙提供了前期准备。