Multiterminal Quasiballistic Josephson Effect in Monocrystalline Gold
Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；All-Russian Research Institute of Automatics n.a. N.L. Dukhov (VNIIA)（N.L. 杜霍夫全俄自动学研究所）；Institute of Nanotechnology of Microelectronics of RAS（俄罗斯科学院微电子纳米技术研究所）；HSE University（高等经济大学）
单晶金中实现多终端 ballistic 约瑟夫森效应，通过非局域传输测量揭示超流电流与相位相干性的关系。
2026-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magneto-electric coupling in a two-dimensional ballistic Josephson junction with in-plane magnetic texture
我们研究了自旋织构桥的约瑟夫森结，当Rashba和Zeeman相互作用结合在一起时，超导电流和正常区域的面内磁织构之间产生磁电耦合.特别是，我们毫不含糊地获得所谓的异常电流相位关系$j=j_{c}\sinφ+j_{a}\cosφ$在二维弹道约瑟夫森结接近异质结的临界温度，当一个异常电流$j_{a}\neq0$存在，即使在零相位差的超导体之间，是负责的结的磁和电的自由度之间的耦合。这种反常磁电流是由于传播模的手征性和面内磁织构的各向异性共同作用的结果。
2014-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ballistic Josephson junctions based on CVD graphene
近年来，在基础物理和潜在应用方面，对石墨烯作为超导体之间的薄弱环节的约瑟夫森结进行了深入研究。然而，之前的大部分工作都是基于机械剥离的石墨烯，这与大规模生产不兼容。在这里，我们提出了我们的研究使用石墨烯生长的化学气相沉积（CVD）作为薄弱环节的约瑟夫森结。我们证明，CVD-石墨烯基约瑟夫森结与Nb电极可以有效地工作，没有任何热滞后从1.5 K下降到320 mK的基础温度，他们在垂直磁场中表现出理想的夫琅和费干涉图案。我们还表明，结的临界电流可以通过调节栅极电压。此外，对于我们最短的结（长度为50 nm），我们发现正常状态电阻随栅极电压振荡，表明结处于弹道状态，这是以前在基于CVD-石墨烯的约瑟夫森结中未观察到的特征。
2017-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson Currents and Spin Transfer Torques in Ballistic SFSFS Nanojunctions
利用全微观Bogoliubov-de Gennes（BdG）方法，研究了弹道$SFSFS$ Josephson系统中的平衡电荷流和自旋流，其中$F$是均匀磁化的铁磁体，$S$是常规的$s$波超导体.从空间变化的自旋流，我们还计算了相关的平衡自旋转移力矩。通过三个$S$区域之间的相对相位差和铁磁体的磁化方向的变化，我们的研究证明了自旋和电荷超电流的可调谐性和可控性。的自旋转移扭矩显示，以揭示在这些类型的混合动力系统中起着至关重要的作用的邻近效应的细节。所提出的$SFSFS$纳米结构的超导磁转矩晶体管的范围内进行了讨论。
2015-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Coherent current transport in wide ballistic Josephson junctions
本文对宽弹道超导体-二维电子气-超导体结中的相干电流输运进行了实验和理论研究。实验发现，随着结长的增加，电流-电压特性曲线中的次谐波能隙结构向低电压方向移动，在远大于超导能隙的电压下的过电流减小。应用相干多重Andreev反射理论，我们表明，这些意见可以解释在运输方面通过Andreev共振。
2003-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electrostatic tailoring of magnetic interference in quantum point contact ballistic Josephson junctions
研究了量子点接触弹道式约瑟夫森结中超导电流的磁静电剪裁。蚀刻的InAs基异质结构与超导铌引线横向接触，并且两个蚀刻的侧栅极的存在允许与垂直磁场的应用相结合，通过耗尽弱连接来连续地修改磁干涉图案。对于较宽的交界处的超电流提出了一个夫琅和费的干扰模式与周期h/2 e，而通过静电收缩的弱链接，周期性不断演变为单调衰减。这些设备代表了新的可调结构，可能会导致难以捉摸的马约拉纳费米子的研究。
2013-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Long-range spin-polarized Josephson effect in ballistic S/F/S junctions with precessing magnetization
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
研究非平衡S/F/S结中球形长程自旋极化约瑟夫森效应，揭示自旋极化磁化在大预倾角下非正弦电流相位关系及全极化半金属极限下的导电性变化。
2026-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson effect in ballistic graphene
我们在无杂质的超导体-正常超导体（SNS）结中求解Dirac-Bogoliubov-De-Gennes方程，以确定可以流过具有重掺杂超导电极的未掺杂石墨烯带的最大超电流。结果由超导能隙和结的纵横比（长度L，相对于宽度W和超导相干长度小）确定。从零掺杂的狄拉克点出发，我们恢复了通常的弹道结果，其中费米波长取代了L。临界电流和正常状态电阻的乘积在接近狄拉克点时保持其普适值（直到数值前因子）。
2006-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Strongly anharmonic current-phase relation in ballistic graphene Josephson junctions
基于最近直接测量石墨烯中超导邻近效应影响下的电流-相位关系（CPR）的实验，本文采用自洽紧束缚Bogoliubov-de Gennes（BdG）理论研究了弹道石墨烯SNS约瑟夫森结中CPR的温度依赖性.通过比较这些结果与标准的Dirac-BdG方法，其中刚性边界条件假设在SN接口，我们显示了一个至关重要的两个邻近效应和由电流的CPR depending。邻近效应随着温度而增长，并且减小CPR朝向谐波结果的偏斜度。在短结（$L<ξ$）中，电流退配对也是重要的，并且在宽的温度和掺杂水平范围内产生临界相$ϕ_c<π/2$。
2011-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson systems based on ballistic point contacts between single-band and multi-band superconductors
研究了单带和多带超导体弹道点接触中的约瑟夫森效应。结果表明，在单带超导体和$s_\pm$波两带超导体以及单带超导体和三带超导体形成的约瑟夫森结的情况下，结会出现阻挫现象，表明了$ϕ$的接触特性。根据具有破缺时间反转对称性（BTRS）的三带超导体的基态，约瑟夫森结可以具有一到三个能量最小值，其中一些可以是局部稳定的。我们还研究了基于单带和多带超导体之间的约瑟夫森结的dc SQUID的行为。基于单带超导体与$s_\pm$波超导体之间的约瑟夫森点接触的直流SQUID的临界电流和总磁通量与外加磁通量的关系的一些特征，的三带超导体与BTRS和三带超导体没有BTRS相比，传统的直流SQUID的基础上单，结果可作为探测多能带结构和BTRS存在的实验工具。
2015-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Half-Integer Shapiro Steps in a Short Ballistic InAs Nanowire Josephson Junction
我们报道了在InAs纳米线约瑟夫森结中观察到的半整数Shapiro台阶。我们观察到了短弹道InAs纳米线约瑟夫森结的Shapiro台阶，发现除了传统的整数台阶外，还有反常的半整数台阶。半整数阶跃随着温度的升高或结的透射率的降低而消失。这些实验结果与数值计算短弹道约瑟夫森结中斜电流相位关系的Shapiro响应非常吻合。
2020-04-29 cond-mat.mes-hall
Semiclassical quantization of spinning quasiparticles in ballistic Josephson junctions
在弹道半经典极限下研究了由普通磁性材料夹在两个常规超导体之间的约瑟夫森结。Andreev束缚态的谱是由电子-空穴在超导材料和正常材料界面处的反射所产生的封闭轨道上的粒子-空穴旋量的单值性得到的。半经典量子化条件只依赖于初始和最终自旋方向之间的角度失配沿这样的封闭轨迹。对于演示，Andreev-威尔逊圈的复合位置/粒子-空穴/自旋空间的构建，并示出依赖于只有两个参数，即磁相移和本地旋进轴的自旋。Andreev-威尔逊圈的细节可以通过测量自旋分辨态密度来提取。因此，约瑟夫森结可以看作是闭合路径有序指数的模拟计算机。
2016-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Energy distribution controlled ballistic Josephson junction
本文报道了通过在横向正常沟道上施加控制电压来调谐弹道式石墨烯基约瑟夫森结中超电流的实验研究。在这种四端几何结构中，控制电压改变约瑟夫森结中Andreev态的占据，从而调节超电流的大小。作为栅极电压的函数，我们发现两个不同的制度，其特征在于由双台阶分布和热电子分布，分别。我们的工作为设计可调谐超导量子线路的高度可控约瑟夫森结提供了新的机会。
2022-06-28 cond-mat.mes-hall
Ballistic Josephson junctions in the presence of generic spin dependent fields
研究了自旋分裂场和自旋轨道耦合作用下的弹道约瑟夫森结。得到了准经典格林函数的一般表达式，并利用它分析了自旋织构正常金属（N）和单重态超导体（S）之间的邻近效应的几个方面。特别是，我们表明，态密度可能会显示出零能量峰，这是一个通用的后果，自旋相关的耦合异质结构。此外，我们还得到了SNS结构中的自旋电流和感应磁矩，并讨论了超导相和自旋自由度之间的耦合对磁化强度的可能的相干操纵。我们的理论预测自旋积累在S/N界面，和横向自旋电流垂直于结界面流动。这些发现中的一些可以根据非阿贝尔静电学来理解。
2016-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ballistic supercurrent discretization and micrometer-long Josephson coupling in germanium
我们制作约瑟夫逊场效应晶体管在锗量子阱接触超导铝和展示超导电流的孔，延伸超过几微米的结长度。在超导量子点接触中，我们观察到超导电流的离散化，以及法布里-珀罗共振，证明了弹道输运。超电流的磁场依赖性遵循一个明确的夫琅和费样图案和夏皮罗步骤后出现微波照射。多个Andreev反射引起电导增强和证据的透明界面，通过分析过剩电流确认。这些弹道超导传输的演示对于锗中的混合量子技术是有希望的。
2018-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
A ballistic quantum ring Josephson interferometer
本文报道了一种弹道式约瑟夫森干涉仪的实现。该干涉仪是由一个量子环蚀刻在一个纳米制造的二维电子气限制在铟砷基异质结构横向接触超导铌铅。当在垂直磁场作用下穿过环时，流过该结构的约瑟夫森电流显示出具有h/e通量周期性的振荡。这种周期性，与在传统的直流超导量子干涉装置中观察到的h/2 e形成鲜明对比，证实了该装置的弹道性质与理论预测一致。该系统为实现干涉约瑟夫森π结和研究马约拉纳费米子铺平了道路。
2012-11-07 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional Josephson vortex lattice and anomalously slow decay of the Fraunhofer oscillations in a ballistic SNS junction with a warped Fermi surface
约瑟夫森结的临界电流是封闭磁通量$ $的振荡函数，因为量子干涉被周期性$h/2e$调制。我们计算这些夫琅和费振荡在一个二维（2D）弹道超导体-正常金属-超导体（SNS）结。对于费米圆，振荡的振幅衰减为$1/Φ$或更快。如果费米圆强烈翘曲，就像它在带中心附近的正方形晶格上一样，我们发现当磁性长度$l_m=\sqrt{\hbar/eB}$下降到NS界面的间隔$L$以下时，振幅衰减较慢$\propto 1/\sqrtΦ$。临界电流缓慢衰减的交叉伴随着正常区域中的电流涡旋和反涡旋的2D阵列的出现，其形成具有晶格常数$\simeq l_m^2/L$的二分矩形晶格。对于圆形费米面，当只剩下通常的单行约瑟夫森涡旋时，二维晶格消失。
2016-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Revisiting the adiabatic limit in ballistic multiterminal Josephson junctions
Université Grenoble-Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut NEEL（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔理工学院、NEEL研究所）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）
本文研究了多终端约瑟夫森结中偏压电压增加时的绝热极限，发现量子相关对数与通道数成反比，并提出模型解释介于绝热和非绝热之间的行为。
2026-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson coupling through one-dimensional ballistic channel in semiconductor-superconductor hybrid quantum point contacts
研究了由In $_{0.75}% $ Ga $_{0.25}$ As窄沟道与Nb邻近电极构成的超导量子点接触。窄沟道是在InGaAs/InAlAs/InP异质结的栅极安装收缩中形成的，该异质结承载二维电子气。当沟道开口随栅极变化时，约瑟夫森临界电流呈现出离散化的变化，该变化是由沟道中的横向动量的量化引起的。约瑟夫森临界电流的量子化持续到单通道制度，提供了一个明确的演示半导体-超导体混合约瑟夫森结只涉及一个单一的弹道通道。
2014-04-22 cond-mat.mes-hall
Quasiclassical Theory of the Josephson Effect in Ballistic Graphene Junctions
在准经典格林函数理论的框架下研究了弹道石墨烯系统中的稳态约瑟夫森效应。反映了石墨烯最终的二维性，包含石墨烯片的约瑟夫森结体现了我们所说的平面约瑟夫森结，其中超导电极部分覆盖二维石墨烯层，实现与其平面接触。在有效质量近似下，我们导出了约瑟夫森电流的一般公式，揭示了平面约瑟夫森结中超导邻近效应的特征。相同类型的分析同样适用于单层、双层和任意$N$层情况。
2012-08-16 cond-mat.mes-hall
Geometric focusing of supercurrent in hourglass-shaped ballistic Josephson junctions
超导体-正常金属-超导体结对磁场的响应是复杂的和非普遍的，因为所有对超导电流有贡献的轨迹具有不同的有效面积，因此获得任意的磁相位。我们设计了一个沙漏形的约瑟夫森结，由于结的对称性，每个轨迹的磁相位近似相等。通过这样做，我们能够将约瑟夫森结的临界场增加到每个结面积的许多通量量子。然后，我们分析如何打破对称性条件增加的结的灵敏度，并表明，我们的设备允许检测安德烈耶夫准粒子的弹道轨迹所携带的超电流。
2018-10-10 cond-mat.mes-hall
Microwave spectroscopy of spinful Andreev bound states in ballistic semiconductor Josephson junctions
半导体纳米线中的超导邻近效应最近使新的超导结构的研究成为可能，例如门可调谐超导量子比特和多端约瑟夫森结。与它们的金属对应物相反，半导体纳米系统中的电子密度可以通过外部静电门来调节，从而提供器件特性的高度可扩展和原位变化。此外，具有大的$g$因子和自旋轨道耦合的半导体已经被证明会引起超导性中的奇异现象，例如$φ_0$约瑟夫森结和马约拉纳束缚态的出现。在这里，我们报告微波光谱测量，直接揭示了弹道半导体通道中存在的Andreev束缚态（ABS）。我们表明，测量的ABS光谱的结果，传输通道与门可调，高传输概率高达$0.9$，这是所需的门可调Andreev量子比特和有益的编织方案的马约拉纳状态。这是第一次，我们检测到激发的自旋分裂对ABS和观察到的自旋-轨道耦合在半导体中的直接后果，破断ABS。
2017-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Short Ballistic Josephson Coupling in Planar Graphene Junctions with Inhomogeneous Carrier Doping
我们报告短弹道（SB）约瑟夫森耦合结嵌入在平面异质结构的石墨烯。弹道约瑟夫森耦合证实了结临界电流$I_c$的法布里-珀罗型干涉。接近$2Δ_0/e$的异常大的$I_cR_N$产物（$R_N$ ;正常状态结电阻，$Δ_0$ ;零温度超导能隙）是SB强约瑟夫森耦合的指示。$I_c$的温度依赖性与传统的短结行为不一致; $I_c(T)$曲线系统地偏离标准Kulik-Omel'yanchuk预测。我们认为，这一功能源于石墨烯结的平面性质，这是容易受到非均匀载流子掺杂的影响，以及在石墨烯附近的超导接触。
2017-12-28 cond-mat.mes-hall
Josephson diode effect in a ballistic single-channel nanowire
本研究在弹道单通道纳米线中，通过Rashba自旋轨道耦合与塞曼场作用，揭示了赝自旋带差异导致的约瑟夫森二极管效应，并给出了极限情况下的解析表达式。
2024-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ballistic surface channels in fully in situ defined Bi$_4$Te$_3$ Josephson junctions with aluminum contacts
在这封信中，我们报告的电输运性质的Bi $_4$ Te $_3$在约瑟夫森结几何形状使用超导铝电极与钛互扩散障碍。Bi $_4$ Te $_3$被认为是一种双重拓扑绝缘体，由于时间反演和镜像对称性，强拓扑绝缘体相和晶体拓扑相共存.通过Bi $_4$ Te $_3$层的超导电流的形成由两步过程来解释。首先，由于Al/Ti电极的紧密接近，在电极正下方的Bi $_4$ Te $_3$层内感应出超导能隙。该间隙的大小通过分析在低电压偏置下在器件差分电阻内识别的多个Andreev反射（MAR）来确定。第二，基于Andreev反射和反向Andreev反射过程，在这两个邻近耦合区之间的弱连接区中建立超电流。的临界电流以及火星的温度依赖性的分析表明，主要是弹道超电流的贡献之间的邻近的Bi $_4$ Te $_3$区域，即使该材料的特点是由半金属体相。这些弹道模式的存在给出了指示的拓扑性质的Bi $_4$ Te $_3$。
2023-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
1/f critical current noise in short ballistic graphene Josephson junctions
短弹道石墨烯约瑟夫森结维持超导电流与非正弦电流相位关系高达临界电流阈值。电流-相位关系，产生于邻近超导性，是栅极电压可调的，并表现出特殊的偏度，观察到在高品质的石墨烯超导体异质结构与干净的界面。这些性质使得石墨烯约瑟夫森结成为二维传输中微观波动的灵敏量子探针。我们发现，功率谱的临界电流波动具有特性的$1/f$依赖于频率，$f$，探测两个点和更高的相关性的载流子密度波动的石墨烯沟道附近的衬底中的载流子陷阱引起的。费米能级的可调谐性，接近和远离电荷中性点，以及噪声幅度的温度依赖性是底层材料固有过程的清晰指纹。我们的研究结果提出了一个路线图，分析在相干器件的混合纳米结构的实施退相干源。
2019-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
2$Φ_{0}$-periodic magnetic interference in ballistic graphene Josephson junctions
我们研究了在弹道石墨约瑟夫森结中测量的作为磁场的函数的超电流干涉图案。在高掺杂下，观察到预期的$Φ_{0}$周期性“Fraunhofer”图案，表明均匀的电流分布。在狄拉克点附近，我们发现了具有明显的2 $Φ_{0}$周期性的异常干涉图案，类似于携带$e$而不是$2e$电荷的拓扑Andreev束缚态的预测。该特征随着温度的升高而持续，排除了非正弦电流-相位关系。它也存在于结中，其中尖锐的真空边缘被消除。我们的研究结果表明，所观察到的行为可能源于弹道石墨烯约瑟夫森结的固有特性，但确切的机制尚不清楚。
2019-06-20 cond-mat.mes-hall
Ballistic graphene Josephson junctions from the short to the long regime
我们研究了由封装的石墨烯/氮化硼异质结构制成的弹道约瑟夫森结的临界电流$I_C$。我们观察到一个交叉从短到长的结制度，作为设备的长度增加。在长弹道接头中，发现$I_S$按$\propto \exp(-k_bT/δE)$缩放。提取的能量$δE$是独立的载流子密度和弹道腔的水平间距成正比，从结正常电阻的法布里-珀罗振荡确定。作为$T\rightarrow 0$，长（或短）结的临界电流在由$δE$（或$Δ$）和结的横模数的乘积确定的水平处饱和。
2016-10-11 cond-mat.mes-hall
Tuning the supercurrent distribution in parallel ballistic graphene Josephson junctions
本研究构建了平行石墨烯带与超导MoRe接触的可调弹道Josephson结系统，通过静电栅调控超流实空间分布，利用Fourier和Hilbert变换提取电流密度分布，提出的快速通用方法可用于精细调节Josephson结。
2023-10-18 cond-mat.mes-hall
Phase dynamics in graphene-based Josephson junctions in the presence of thermal and correlated fluctuations
在这项工作中，我们研究了弹道石墨烯短约瑟夫森结的相动力学的数值方法。通过石墨烯结的超电流显示出非正弦相位依赖性，不同于由众所周知的直流约瑟夫森关系所支配的传统结。超导体-石墨烯-超导体系统表现出类似于正常电流偏置的JJ中存在的量子亚稳态。我们探讨了当系统受到振荡偏置电流的刺激时，热涨落和相关涨落对从这些亚稳态逃逸时间的影响。作为第一步，在外部高斯白噪声源的存在下进行分析，该噪声源模仿偏置电流的随机波动。改变噪声强度，可以分析在不同温度范围内从亚稳亚稳态逃逸时间的行为。观察到噪声诱导的现象，如共振激活和噪声诱导的稳定性。研究扩展到高斯色噪声源的情况下，分析如何从亚稳态的逃逸时间是由相关的随机波动的噪声相关时间的不同值的影响。
2014-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Visualization of phase-coherent electron interference in a ballistic graphene Josephson junction
本研究利用 Fraunhofer 干涉测量技术对石墨烯 Fabry-Perot 谐振腔及 Josephson junction 中的电子干涉进行实空间成像，揭示了边缘与体电流的独立干涉条件及边缘态的弹道性质，并证明无序边缘相互作用促进了电子波干涉和弹道输运。
2015-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Suspended Graphene Ballistic Josephson Weak Links
石墨烯和超导的相互作用对于理解二维狄拉克费米子物理和超导器件应用引起了极大的兴趣。在以前的工作中，在标准SiO2衬底上制造的石墨烯-超导体结是高度无序的。由于载流子散射和电势波动，石墨烯与超导体结合的预期固有性质仍然难以通过实验观察。我们提出悬浮石墨烯超导结作为一个有效的解决方案的问题。在这里，我们展示了高质量悬浮单层石墨烯-NbN约瑟夫森结的制造和表征，其具有大于150，000 cm 2/Vs的器件迁移率，最小载流子密度低于1 e10 cm-2，并且在高于2 K的温度下形成超电流。狄拉克电子的超相对论性能带结构的一种表现。这一工作为进一步研究本征狄拉克费米子超导邻近效应和新型石墨烯-超导体混合结奠定了基础。
2013-05-09 cond-mat.mes-hall
Supercurrent decay in ballistic magnetic Josephson junctions
我们研究了弹道磁约瑟夫森结的输运性质，并建立了超导抑制是一个内在的属性的结，即使在没有无序。通过研究铁磁体厚度、磁化强度和晶体取向的作用，我们展示了超导电流如何随厚度呈指数衰减，并确定了两种机制：（i）大的交换分裂可以隔开少数或多数载流子，导致结中Andreev反射的抑制，（ii）由于准粒子速度随横向动量的显著色散，不同模式之间失去同步。我们的结果与最近的实验研究Nb/Ni/Nb结是很好的协议。该方法结合密度泛函理论和Bogoliubov-de Gennes模型，为磁约瑟夫森结和超导磁自旋阀的材料组分优化开辟了一条途径.
2021-12-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Coherent Charge Transport in Ballistic InSb Nanowire Josephson Junctions
InSb超导-超导混合器件是研究Majorana模和固态器件拓扑量子计算的理想器件。弹道，相位相干超导纳米线混合器件的实验实现是工程拓扑超导电子学的必要一步。在这里，我们报告的低温传输研究约瑟夫森结设备制作的InSb纳米线生长的分子束外延，并提供了明确的证据，相位相干，弹道电荷传输通过纳米线的交界处。我们证明，我们的设备显示门可调接近诱导的超电流和多个Andreev反射的差分电导的清晰签名，表明在交界处的相位相干传输。我们还观察到周期性调制的临界电流，可以与纳米线中的弹道输运制度的法布里-珀罗干涉。我们的工作表明，通过分子束外延生长的InSb纳米线具有优良的材料质量，由这些纳米线制成的混合超导器件对于研究物质拓扑态的新物理和拓扑量子电子学的应用是非常理想的。
2016-04-06 cond-mat.mes-hall
Probing the current-phase relation of graphene Josephson junctions using microwave measurements
我们对嵌入微波电路中的石墨烯约瑟夫森结进行了广泛的分析。通过比较一个扩散结在15 mK的弹道在15 mK和1 K，我们能够重建的电流相位关系。
2020-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Thermoelectric response of Josephson junction: from ballistic to disordered
已知的是，容纳具有能量依赖的散射振幅的散射中心的约瑟夫森结（JJ）（其破坏$ω\rightarrow-ω$对称性，其中$ω$是关于费米能级的电子的激发能）表现出有限的热电响应。相反，在这里，我们表明，即使在弹道JJ这种对称性被打破，它导致非零的热电响应时，结的长度是超导体的相干长度的顺序和相应的热电系数确认的通用正弦依赖于$ϕ_{12}$，其中$ϕ_{12}$是超导相偏置。在存在多个散射体的结区，我们已经数值计算表明，即使在$ϕ_{12}$部分的热电系数的符号波动剧烈从一个无序配置到另一个，因此平均到消失的小值，而奇数部分往往对$ϕ_{12}$的普遍正弦依赖，因为我们接近大的无序下的无序平均。
2021-11-08 cond-mat.mes-hall
Josephson Current in Ballistic Graphene Corbino Disk
通过求解具有Corbino盘结构的超导体-正常石墨烯超导体（SGS）结中的Dirac-Bogoliubov-De-Gennes（DBdG）方程，研究了通过该结的约瑟夫森电流.我们发现临界电流$I_c$在载流子浓度为零的狄拉克点有一个非零值。我们发现这个非零临界电流依赖于系统的几何形状，它单调减少到零，通过增加的外，内半径的科尔比诺磁盘（$R_2/R_1$）的比率，而在限制的$R_2/R_1 \rightarrow 1$它的规模像一个扩散科尔比诺磁盘。对于零掺杂的平面结构，临界电流和正常态电阻$I_cR_N$的乘积达到相同的值。这些结果揭示了石墨烯Corbino约瑟夫森结类似于平面结构的伪扩散行为。
2017-05-24 cond-mat.mes-hall
Mesoscopic multiterminal Josephson structures: I. Effects of nonlocal weak coupling
我们研究了弹道四端约瑟夫森结构中的非局域相干输运（其中大块超导体（终端）通过干净的正常层连接，例如，二维电子气）。超导体的宏观波函数在正常区的相干各向异性叠加产生了相滑移线（与相滑移中心的二维类似物）和时间反演对称性破缺的二维涡旋态，以及相拖曳和磁通量转移等效应。在正常层中的本地Andreev态的隧穿密度被示出包含由终端之间的相位差控制的位置处的峰值。我们已经得到了这些影响的弹道介观四端SQUID的终端之间的控制超电流/相位差的一般依赖。
2001-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gate Tunable Supercurrent in Josephson Junctions Based on Bi2Te3 Topological Insulator Thin Films
本文报道了超导Nb电极接触的Bi_2Te_3拓扑绝缘体（TI）薄膜组成的约瑟夫森结的输运测量结果。对于结长L = 134 nm的器件，临界超电流Ic可以通过调整TI膜的载流子类型和密度的电栅极来调制。当TI接近电荷中性区，费米能接近表面态的狄拉克点时，IC可以达到最小值。在p型区，约瑟夫森电流可以很好地描述由短弹道结模型。在n型区域中，在0.7 K < T < 3.8 K时结是弹道的，而对于T < 0.7 K，扩散体模出现并贡献比弹道模型更大的Ic。我们将p型区中扩散体模的缺乏归因于pn结的形成。我们的工作为寻找TI基超导器件中的Majorana零模提供了新的线索。
2021-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Coherent effects in double-barrier Josephson junctions
导出了双势垒约瑟夫森结中弹道电子输运的一般解。我们表明存在一个制度的相位相干传输中的超电流是成比例的单个障碍的透明度和这种相干性被破坏的方式增加层间厚度。确定了任意电压下的准粒子直流电流。
1999-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Current-phase relation of ballistic graphene Josephson junctions
约瑟夫森结（JJ）的电流-相位关系（CPR）决定了超导电流随结内超导相位差的变化规律。了解CPR对于了解JJ对各种外部参数的反应至关重要。尽管对超洁净封装的石墨烯JJ的兴趣越来越大，但这种结的CPR仍然未知。在这里，我们使用完全门可调的石墨烯超导量子干涉器件（SQUID）来确定弹道石墨烯JJ的CPR。SQUID中的两个JJ中的每一个都是由封装在六方氮化硼中的石墨烯制成的。通过独立控制JJ的临界电流，我们可以在对称或非对称配置中操作SQUID。高度不对称的SQUID允许我们对其中一个JJ进行相位偏置，从而直接获得其CPR。CPR被发现是偏斜的，显著偏离正弦形式。偏斜度可以用栅极电压来调谐，并且与弹道石墨烯腔的法布里-珀罗电阻振荡反相振荡。我们比较我们的实验与紧束缚计算，其中包括现实的石墨烯超导体界面，并找到一个很好的定性协议。
2016-12-23 cond-mat.mes-hall
Low-frequency critical current noise in graphene Josephson junctions in the open-circuit gate voltage limit
我们研究了McWorther模型中开路栅电压极限下短弹道石墨烯约瑟夫森结的临界电流噪声。我们发现闪烁噪声在很宽的频率范围内，并讨论了作为掺杂水平的函数的噪声幅度的温度依赖性。在电荷中性点，我们发现一个奇异的温度依赖$T^{-3}$，惊人的不同，预期在固定的栅极电压下的短弹道石墨烯约瑟夫森结的线性依赖。
2020-11-16 cond-mat.mes-hall
Magnetic field oscillations of the critical current in long ballistic graphene Josephson junctions
我们研究了长弹道超导体-单层石墨烯-超导体结中的约瑟夫森电流。作为第一步，我们已经开发了一个有效的计算方法来计算紧束缚系统中的约瑟夫森电流。这种方法可以是特别有用的，在长结的限制，迄今为止吸引了较少的理论兴趣，但最近已成为实验相关。我们使用这种计算方法来研究结的几何形状，掺杂水平和施加的垂直磁场的临界电流的依赖关系。在零磁场中，我们发现临界电流的长度依赖性与Ben Shalom等人（参考文献[12]）最近的实验定性一致。对于高掺杂的样品，我们的数值计算显示出广泛的协议与准经典形式主义的结果。在这种情况下，临界电流表现出作为磁场的函数的夫琅和费式振荡。然而，对于较低的掺杂水平，回旋轨道变得可比的系统的特征几何长度尺度，从准经典形式主义的结果出现偏差。我们认为，由于特殊的可调谐性和长的平均自由程的石墨烯系统的一个新的制度，可以探索几何和动力学效应是同样重要的理解的磁场依赖的临界电流。
2016-05-23 cond-mat.mes-hall
Fermi Velocity Dependent Critical Current in Ballistic Bilayer Graphene Josephson Junctions
本研究针对中长弹道双层石墨烯约瑟夫森结开展输运测量，验证了临界电流的温度指数规律，揭示了费米速度及特征能量随载流子浓度变化的特性，为石墨烯约瑟夫森结器件提供了新的调控维度。
2025-08-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Comment on "Critical currents in ballistic two-dimensional InAs-based superconducting weak links"
在弹道约瑟夫森结中，实验观察到的iv特性偏离理论预测的行为。最近，Heida等，Phys.Rev.B60，13135（1999）讨论了这个问题，并对这种差异提供了解释。考虑到这一解释，作者的数据以及其他出版物的几个矛盾。
2000-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson coupling in junctions made of monolayer graphene on SiC
碳化硅（SiC）上的石墨烯已被证明是非常成功的霍尔电导量化其均匀性在厘米级。在共面扩散Al/单层石墨烯/Al结中测量了鲁棒的约瑟夫森耦合。SiC衬底上的石墨烯是提供混合约瑟夫森石墨烯/超导体器件的可扩展性的具体候选者，也给出了弹道传播的希望。
2016-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ballistic Josephson junctions in edge-contacted graphene
自石墨烯研究的早期以来，石墨烯-超导体混合器件引起了人们的广泛关注。到目前为止，这些研究仅限于通过石墨烯的扩散输运的情况下，石墨烯-超导体界面的定义不明确和中等质量，通常结合小临界磁场的超导电极。在这里，我们报告了基于石墨烯的约瑟夫森结与钼铼的一维边缘接触。接触展现出与石墨烯的良好限定的透明界面，在4开尔文下具有8特斯拉的临界磁场，并且石墨烯由于其封装在六方氮化硼中而具有高质量。这使我们能够研究和利用石墨烯约瑟夫森结在一个新的制度，其特征在于弹道输运。我们发现临界电流随载流子密度的变化而振荡，这是由于法布里-珀罗腔的形成引起的携带超电流的电子和空穴的相位相干干涉。此外，相对较大的超电流被观察到前所未有的长距离高达1.5 $μ$ m。最后，在量子霍尔制度，我们观察到对称性破缺状态，而接触保持超导。这些成就为利用石墨烯与超导态相互作用的狄拉克性质开辟了新的途径。
2015-06-17 cond-mat.mes-hall
Mode-selective ballistic pathway to a metastable electronic phase
利用振动激发对材料性能进行动态控制是一个具有广泛技术潜力的有吸引力的目标。大多数金属到绝缘体的转变是由几个结构模式介导的，因此是选择性驱动所需的电子相的理想候选者。在通常多维势能景观中的这种有针对性的导航需要对非平衡路径的微观洞察。然而，穿过过渡态的相干惯性运动的确切作用仍然难以捉摸。在这里，我们展示了模式选择性控制的金属到绝缘体相变的原子铟线在Si（111）表面，监测超快低能电子衍射。我们使用定制的脉冲序列单独增强或抑制关键的声子模式，从而引导集体原子运动的势能面的结构转变。从头算分子动力学模拟证明了沿Peierls振幅模的变形矢量的结构转变的弹道特征。我们的工作表明，通过激子-声子相互作用的集体模式的相干激发逃避熵垒，使材料功能的动态控制。
2022-04-04 cond-mat.mes-hall
Cooper pair splitting in ballistic ferromagnetic SQUIDs
我们考虑半金属铁磁臂内的自旋过滤弹道SQUID。在这种情况下，单线态库珀对不能通过臂，因此约瑟夫森电流完全是由于库珀对分裂，两个电子进入不同的干涉仪臂。为了阐明由于分裂库珀对引起的约瑟夫森输运机制，我们假设臂在短结极限下是单沟道导线。系统的不同几何形状（由臂的长度和在臂之间分裂期间由准粒子获得的相位确定）导致SQUID特性（Andreev能级、电流-相位关系和临界约瑟夫森电流）作为两个控制参数（外部磁通量和两个自旋过滤器的取向差）的函数的定性不同的行为。电流-相位关系可以改变其幅度和形状，特别是，转向π结形式或获得额外的过零点。临界电流可以成为自旋过滤器的取向差和磁通量（在半周期上）的非单调函数。与常规SQUID相比，相对于磁通量的周期性加倍。
2017-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
A ballistic graphene superconducting microwave circuit
约瑟夫森结（JJ）是微波量子线路的基本元件，如可调谐腔、量子比特和参量放大器。最近开发的封装的石墨烯JJ，具有在微米距离尺度上延伸的超电流，作为量子线路的新构建块具有令人兴奋的潜在应用。尽管如此，该技术的微波性能尚未被探索。在这里，我们展示了一个微波电路的基础上弹道石墨烯JJ嵌入在超导腔。我们直接观察到一个门可调约瑟夫森电感通过设备的谐振频率，并使用一个详细的RF模型，我们提取这个电感定量。我们还观察到器件的微波损耗，并将其转化为μeV能量尺度下结的子隙电阻，这在DC测量中是不可访问的。我们在这里观察到的微波性能表明，石墨烯约瑟夫森结是实现相干量子线路的可行平台。
2018-10-05 cond-mat.mes-hall
Ballistic-to-Localized Dynamics as Signature of Quantum Phase Transition in Josephson Junction
Università di Napoli Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）；INFN, Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所那不勒斯分部）；SPIN-CNR（凝聚态物理特殊相互作用中心研究所）；The Abdus Salam International Center for Theoretical Physics (ICTP)（阿卜杜斯·萨拉姆国际理论物理中心）；RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（理化学研究所涌现物质科学中心）；Fundamental Quantum Science Program (FQSP), TRIP Headquarters, RIKEN（理化学研究所量子科学计划总部）
该研究通过数值技术探究小电容约瑟夫森结在不同耗散 regime 下的行为，发现欧姆耗散强度增加会驱动 Berezinskii-Kosterlitz-Thouless 量子相变，不同耗散 regime 的相变特性存在差异，且欧姆 regime 下动力学呈弹道-局域化变化。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Evanescent-mode Casimir-Josephson force and gate-controlled resonances in ballistic graphene Josephson junctions
Korea Institute for Advanced Study（韩国高等科学研究院）
本研究建立弹道石墨烯约瑟夫森结相位依赖平衡力学响应的微观散射理论，揭示了倏逝模力的特性、栅控振荡与两种转变机制，拓展了超导诱导力学力的研究体系。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Multiterminal ballistic Josephson junctions coupled to normal leads
多端约瑟夫森结近年来引起了人们极大的理论兴趣，许多工作都致力于将Coopers（即所谓的四重态）之间的关联预测和拓扑物质的模拟付诸实验检验。本论文的动机是最近的实验研究，从哈佛大学的报告$h/4e$ -周期性的四重态信号在一个四端配置包含一个由磁通量穿透的环路，以及由偏置电压控制的反转，即四重态信号可以在半通量量子比在零磁场更大。在这里，我们理论上专注于由有限大小的量子点连接到四个超导和一个正常的铅组成的设备。除了在一个简化的模型内提出四重信号的数值计算，我们减少了设备的非厄米哈密顿在无限间隙的限制。然后，弛豫具有令人惊讶的效果，产生尖锐的峰值和对数正态变化的电压灵敏度的四重信号，尽管预期的温和波动的两端直流约瑟夫森电流。这种现象让人联想到共振驱动的谐振子，其振幅与阻尼率成反比，以及超导弱连接的热噪声，与Dynes参数成反比。展望涉及量子浴工程多端约瑟夫森结的电路腔量子电动力学。
2022-03-19 cond-mat.mes-hall
Switching the sign of Josephson current through Aharonov-Bohm interferometry
本文研究了超导体-正常金属-超导体结中的直流约瑟夫森效应，其中正常区由弹道环组成。我们表明，一个完全可控的$π$结可以实现通过在环的电磁静Aharonov-Bohm效应。超电流的符号和大小可以通过改变施加到一个臂的磁通量和栅极电压来调节，在合适的值附近。在一个现实的设置中的实施进行了讨论。
2006-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
