Flux-Tunable Josephson Diode Effect in a Hybrid Four-Terminal Josephson Junction
本文研究了InAs/Al异质结构中磁通可调四端约瑟夫森结的约瑟夫森二极管效应，实现了效率高达约34%且幅度和符号均可大范围调节的超导二极管，为开发无需特殊材料或外磁场的可调约瑟夫森二极管提供了新途径。
2023-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Physics of Proximity Josephson Sensor
我们研究的接近约瑟夫森传感器（PJS）在测辐射热和量热操作，并优化它为不同的温度范围之间的25 mK和几个开尔文。我们研究了辐射功率是如何被吸收在传感器中，并发现被照射的传感器通常处于弱非平衡状态。我们详细展示了超导体的接近程度如何影响设备响应：例如，通过电子-声子耦合和平衡噪声的变化。此外，我们估计石墨烯作为吸收体材料的适用性。
2010-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Efficient phase-tunable Josephson thermal rectifier
约瑟夫森隧道结被提出作为有效的相位可调热整流器。后者利用超导态密度的强温度依赖性和流过约瑟夫森结的热流的相位依赖性来操作。值得注意的是，使用传统材料和标准制造方法可以潜在地实现高达800%的大的热整流系数。此外，这些装置允许热整流幅度和方向的原位微调。
2013-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Low-loss tunable metamaterials using superconducting circuits with Josephson junctions
我们报告的实验与超导材料含有约瑟夫森结。在这些结构中，传统超材料中使用的开口环谐振器被超导回路取代，超导回路被约瑟夫森结中断，所谓的rf-SQUID。与开口环谐振器一样，这些元件可以被视为耦合到磁场的LC谐振器。超导薄膜超材料的优点在于，由于约瑟夫森结的可调谐的本征电感，可以通过施加外部直流磁场来改变rf-SQUID的谐振频率。我们目前的实验结果表明，这些设备的谐振频率的可调谐性。
2013-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electrically Tunable Macroscopic Quantum Tunneling in a Graphene-based Josephson Junction
石墨烯基约瑟夫森结中的随机开关电流分布呈现出从经典到量子的过渡，揭示了低温下约瑟夫森相粒子的宏观量子隧穿（MQT）现象.微波光谱测量表明，在搓板势阱中，通过离散的能级发生多光子吸收过程。MQT的交叉温度和量子化的能级间距由门电压控制，这意味着它的潜在应用门可调超导量子比特。
2011-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ultrasensitive Proximity Josephson Sensor with Kinetic Inductance Read-Out
提出了一种基于长超导体-正常金属-超导体约瑟夫森结的介观动态电感辐射探测器。这种接近约瑟夫森传感器（PJS）的操作依赖于大的动力学电感的变化，由于辐射下的指数温度依赖性的临界电流。如果作为量热计工作，PJS与dc SQUID读数相结合，则能够在THz范围内提供高达~10^3的信噪比（S/N），而在200 mK下，可以实现低至~ 7 × 10 ^{-20} W（Hz）^（-1/2）的电噪声等效功率（NEP）。高性能加上易于制造使得这种结构作为THz电磁辐射的超灵敏低温探测器具有吸引力。
2008-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting current and proximity effect in ABA and ABC multilayer graphene Josephson junctions
利用基于Chebyshev-Bogoliubov-deGennes方法的数值紧束缚方法，我们描述了由多层石墨烯与顶部超导门接触而形成的约瑟夫森结。考虑了Bernal（ABA）和菱面体（ABC）堆积，我们发现堆积的类型对邻近效应和超电流有很强的影响。对于这两种情况下，对振幅显示二聚体和非二聚体原子之间的极化，更明显的菱形堆积。尽管与单层石墨烯相比，非二聚体位置中的邻近效应增强，但我们发现超导电流被抑制。超电流的空间分布表明，对于Bernal堆积，电流仅在最顶层流动，而对于菱面体堆积，电流贯穿整个结构。
2013-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gate-tunable Josephson parametric amplifiers based on semiconductor nanowires
University Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Grenoble INP（格勒诺布尔国立理工学院）；Institut Néel（内尔研究所）；Center for Quantum Devices（量子器件中心）；Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔研究所）；University of Copenhagen（哥本哈根大学）
本研究基于平行InAs纳米线阵列制备出栅极可调约瑟夫森参量放大器，实现近1 GHz的频率调谐范围、超20 dB的多频增益及接近量子极限的噪声水平，为同材料体系的栅极可调量子比特与量子极限放大器片上集成提供了新平台。
2026-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Thermal fluctuations and flux-tunable barrier in proximity Josephson junctions
约瑟夫森结中的热涨落效应通常在热激活的背景下使用Ambegaokar-Halperin（AH）理论来分析。“增强”的波动，表现为扩大的电流-电压特性，以前已经发现的接近约瑟夫森结。在这里，我们报告的测量微米级正常的金属环与薄超导电极接触，非常规的环路几何形状，使调谐的结势垒与施加的通量;对于某些几何形状，障碍可以有效地消除。当穿过正常金属环的磁通量接近奇数半整数磁通量量子时，以及对于具有较薄超导电极的设备，观察到更强的波动。这些结果表明，激活势垒，这是约瑟夫森耦合能量的邻近结，是不同于传统的约瑟夫森结。简单的一维准经典理论可以预测由于环结构的干涉效应，但如果不考虑样品尺寸的细节，则无法计算耦合能量的确切大小。这样，该系统的物理性质类似于细超导导线中的相位滑移过程。除了揭示邻近结中的热涨落之外，这里的发现还展示了一种新型的超导干涉装置，其具有在装置两侧共享相同SN界面的两个正常分支，这对于制造对称干涉装置具有技术优势。
2011-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Microwave induced tunable subharmonic steps in superconductor-ferromagnet-superconductor Josephson junction
研究了超导体-铁磁体-超导体约瑟夫森结中铁磁与超导相动力学的耦合。结的电流-电压特性表现出次谐波电流阶跃的模式，形成魔鬼的楼梯结构。我们发现，在铁磁共振的步骤的宽度变得最大。此外，我们还证明了台阶的结构和宽度可以通过改变外磁场的频率、约瑟夫森与磁能的比值、吉尔伯特阻尼和结的尺寸来调节。
2019-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Noise of a superconducting magnetic flux sensor based on a proximity Josephson junction
我们演示了基于邻近效应（超导量子干涉邻近晶体管，SQUIPT）的混合超导磁强计的直流输运特性和磁通噪声的同时测量。噪声由工作在几MHz频率范围内的低温放大器探测。在我们的非优化器件中，我们实现了由探针隧道结的散粒噪声设置的最小通量噪声$\sim 4\;μΦ_0/Hz^{1/2}$。通过进一步优化SQUIPT参数，主要是使邻近结长度和截面最小化，可以改善磁通噪声性能。此外，实验表明，该装置可用于研究其他高阻抗非线性器件中的散粒噪声。该技术为测量包括SQUIPT器件在内的灵敏磁力计提供了机会，其功耗非常低。
2017-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Balanced double-loop mesoscopic interferometer based on Josephson proximity nanojunctions
我们报道了一种基于三个纳米级截面的V/Cu/V约瑟夫森结的双端介观干涉仪的制作和表征。结已被安排在一个双环的几何形状实现的金属薄膜沉积通过电子束光刻定义的悬浮掩模。虽然观察到每个结的临界电流之间的显著量的不对称性，我们表明，干涉仪是能够抑制的超电流低于千分之6的水平，在这里被限制的测量分辨率。本纳米器件适用于微米尺度上的低温磁力和梯度测量。
2013-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Thermodynamics of a phase-driven proximity Josephson junction
本文研究了超导体/正常金属/超导体约瑟夫森结{在短限内}的热力学性质。由于邻近效应，这样的结构成了一个热力学系统，其中{相位差}、超导、温度和熵是由状态方程连接的物理变量。这些允许设想准静态过程，我们的特点是热量和功交换。最后，我们结合这些过程来构建基于约瑟夫森的奥托和斯特林循环。我们研究了发动机和制冷机两种工况下的相关性能。
2019-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Long range triplet Josephson effect through a ferromagnetic trilayer
我们研究了通过铁磁三层的约瑟夫森电流，在扩散和清洁的限制。对于层中的共线（平行或反平行）磁化，由于超导体/铁磁体结构中的短程邻近效应，约瑟夫森电流很小。对于非共线磁化，我们确定的条件约瑟夫森电流占主导地位的另一个贡献来自长距离三重态邻近效应。
2007-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Tunable $φ$-Josephson junction with a quantum anomalous Hall insulator
本文用晶格格林函数方法研究了超导体/量子反常霍尔绝缘体/超导体结中的约瑟夫森电流。当向量子反常霍尔绝缘体施加面内外部塞曼场时，约瑟夫森电流$J$在没有相位差的情况下流过结$θ$。在电流-相位关系中吸引人的相移$φ$（$J\propto \sin(θ-φ$）与塞曼场的振幅成正比，并取决于塞曼场的方向。Andreev反射过程的现象学分析解释了$φ$的物理起源。量子反常霍尔绝缘体同时打破了时间反演对称性和镜面反射对称性。然而，它保持磁镜反射对称性。这种特征的对称性使我们能够得到一个带有量子霍尔绝缘体的可调谐$φ$结。
2017-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proximity-reduced range of internal phase differences in double Josephson junctions with closely spaced interfaces
邻近效应和对破断效应对内部相位差范围的实质性影响发生在具有紧密间隔界面的对称双约瑟夫森结中，并影响超导电流j随中心引线长度L变化的演化。如果控制外部引线之间的相位差φ，并且L超过几个相干长度，则建立了模式互换的状态。随着L的减小，两个单独界面上的相位差的范围减小，并且逐渐消除较高能量模式的状态。随着L的进一步减小，模的互换区随着非对称模一起被破坏。最终建立了传统的单结电流-相位关系j（phi），并在很小的L处完全消除了凝聚态的加倍。
2018-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proximity-induced superconductivity and Josephson critical current in quantum spin Hall systems
我们考虑最近的实验宽超导体量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）超导体约瑟夫森结，这已经显示了接近诱导超导性的边缘模式的QSHI系统的基础上观察到的约瑟夫森临界电流的夫琅和费谱作为一个功能的应用磁场的近似分析的初步证据。使用一个完全独立的精确的数值方法，包括非线性约束的数值优化，我们计算的超导电流的轮廓，比较我们的结果定量与实验Fraunhofer模式在HgCdTe和InAs-GaSb基QSHI约瑟夫森结。我们的结果与实验定性一致，验证了当系统处于QSHI相时，2D样品中的电流分布确实在样品边缘有峰值，从而支持了QSHI边缘模式中确实诱导了超导性的解释。另一方面，我们的数值计算工作清楚地表明，这将是非常困难的，如果不是不可能的，获得详细的定量信息的超导电流分布只是从约瑟夫森夫琅和费光谱的分析，因此，结论的精确宽度的边缘模式或其拓扑性质是最有可能在这个阶段是不成熟的。
2014-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proximity Effect and Multiple Andreev Reflections in Chaotic Josephson junctions
研究了在点中引入邻近效应的电压偏置超导-混沌点-超导结中的直流电流输运。研究发现，当点的能量$E_{Th}$小于超导能隙$Δ$时，PE在远离偶次谐波能隙结构$eV \approx 2(Δ\pm E_{Th})/2n$的$E_{Th}$阶电压处表现为微分电导的峰值.这些峰对温度$kT \ll Δ$不敏感，但被弱磁场抑制。抑制PE的电流与$E_{Th}$和磁场无关，并且由Octavio-Tinkham-Blonder-Klapwijk理论给出。
2001-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gate-tunable Superconducting Diode Effect in a Three-terminal Josephson Device
本研究在基于 InAs 量子阱二维电子气的三端约瑟夫森器件中观测到栅极和磁场可调的超导二极管效应，并将其归因于含高次谐波的电流-相位关系，展示了多端非线性整流与可扩展应用潜力。
2023-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Phase-tunable colossal magneto-heat resistance in ferromagnetic Josephson thermal valves
我们提出了一个热阀的基础上的热输运和邻近诱导的交换分裂约瑟夫森隧道结之间的相互作用。我们表明，结热导强烈依赖于在超导体中诱导的交换场的相对对齐。在适当的温度和相位条件下，以及合适的铁磁体-超导体组合下，预计会出现高达10^7%的巨大磁热电阻比。此外，量子相位剪裁，固有的约瑟夫森耦合，提供了一个额外的自由度的热导控制。我们的预测的相位相干和自旋相关的调谐的热通量可以提供一个有用的工具，在纳米级的热管理。
2012-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proximity effect in PbTe-Pb hybrid nanowire Josephson junctions
本文首次在PbTe-Pb混合纳米线中实现超导邻近效应，展示栅极可调超电流和硬超导能隙，为新型半导体体系中马约拉纳零能模探索和栅极可调量子比特应用奠定基础。
2022-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
0-$π$ transition driven by magnetic proximity effect in a Josephson junction
We theoretically study the Josephson effect in a superconductor/normal metal/superconductor ({ \it S}/{ \it N}/{ \it S}) Josephson junction composed of $s$ -wave { \it S}s with { \it N} which is sandwiched by two ferromagnetic insulators ({ \it F}s), forming a spin valve, in the vertical direction of the junction. We show that the 0- $π$ transition of the Josephson critical current occurs with increasing the thickness of { \it N} along the junction. This transition is due to the magnetic proximity effect (MPE) which induces ferromagnetic magnetization in the { \it N}. Moreover, we find that, e…
2014-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Phase-tunable electron transport assisted by odd-frequency Cooper pairs in topological Josephson junctions
我们考虑一个有限尺寸的拓扑约瑟夫森结的边缘形成的二维拓扑绝缘体接近传统的超导体和研究的影响库珀对对称性的电子输运。我们发现，由于有限的结的尺寸，电子输运是高度可调的超导相位差$ϕ$跨结。在零频率和$ϕ=π$，该设置表现出消失的局部Andreev反射和完美的正常传输由于有限的结尺寸和拓扑Andreev束缚态的形成在结的中间的相互作用。我们发现，这种惊人的行为，使奇频库珀对成为唯一类型的配对内的拓扑结，有助于运输。因此，我们的论文提供了一个高度可调的检测方案，奇频库珀对。
2022-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gate-tunable crossover between vortex-interaction and pinning dominated regimes in Josephson-coupled Lead-islands on graphene
本文研究了石墨烯上铅岛约瑟夫森结阵列的超导转变，发现其随栅压演化表现出涡旋相互作用与钉扎主导区间的可调转变，分别由BKT模型和Ambegaokar-Halperin模型描述。
2024-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson junction transmission lines as tunable artificial crystals
本文研究了一维广义单元约瑟夫森结阵列作为设计微波带隙的电路方法。由具有基底的晶格描述的阵列可以被设计成在电磁波谱中具有带隙，完全类似于双原子或多原子晶体中的电子带隙。我们推导出这个间隙的依赖关系的阵列参数的线性制度，并建议实验可行的设计，使以下的单结等离子体频率的间隙。间隙可以通过施加外部磁通在宽的频率范围内进行调谐，并且在存在小缺陷的情况下仍然存在。
2011-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Wireless Josephson Junction Arrays as Tunable Metamaterials: Inducing Discrete Frequency Steps with Microwave Radiation
我们报告低温，微波传输测量一个新的可切换和可调类的非线性超材料。将约瑟夫森结（JJ）的无线二维阵列作为超材料进行探测，其中阵列中的每个元胞被认为是一个元原子。在微波存在的情况下，这种由30，000个连接的元原子组成的紧凑超材料阻止了库珀对的流动，从而在我们测量的最低温度下产生具有2800的品质因数的单一鲁棒谐振信号。传输信号被打开和关闭，其幅度和频率随温度、入射射频功率或直流磁场而调谐。令人惊讶的是，将入射射频功率增加到阈值以上会导致谐振分裂为多个离散谐振，这些谐振在宽温度窗口的240 MHz范围内延伸。我们认为，这种效果是一个新的化身的逆交流约瑟夫森效应的约瑟夫森等离子体频率锁定到射频驱动频率产生量化的频率阶跃，而不是电压阶跃，在没有直流偏置。
2015-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gate-Tunable Ambipolar Josephson Current in a Topological Insulator
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Soochow University（苏州大学）
研究通过门控调节在拓扑绝缘体横向约瑟夫森结中实现双极约瑟夫森电流，揭示了厚度对双极行为的影响及化学势调控对磁场抗性的作用。
2025-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Microwave-Tunable Diode Effect in Asymmetric SQUIDs with Topological Josephson Junctions
本文研究由拓扑约瑟夫森结与平庸约瑟夫森结构成的非对称SQUID中的约瑟夫森二极管效应，揭示分数约瑟夫森效应在磁场下的表现、极性翻转机制及微波功率对二极管极性的可调性。
2024-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proximity-driven source of highly spin-polarized ac current on the basis of superconductor/weak ferromagnet/superconductor voltage-biased Josephson junction
我们从理论上探讨了一个机会，实现高自旋极化交流电流源的基础上超导体/弱铁磁体/超导体（SFS）的电压偏置结的制度的基本邻近效应和计算电流流过探针电极隧道耦合到铁磁层间区域。结果表明，虽然直流电流分量的极化一般是小的情况下，弱交换场的铁磁体，有一个交流分量的电流系统。这种交流电流是高度自旋极化的，完全源于层间的非平衡邻近效应。电流的频率由施加到SFS结的电压控制。我们讨论了一种可能性，以获得一个源的相干交流电流与一定的相移之间的隧道耦合两个探针电极在不同位置的夹层区域。
2008-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson Field-Effect Transistors Based on All-Metallic Al/Cu/Al Proximity Nanojunctions
我们展示了第一个\textit{all-metallic}介观超导正常金属超导体（SNS）场效应控制的约瑟夫森晶体管（SNS-FET），并显示其充分的表征从临界温度$T_c$下降到50 mK的存在下的电场和磁场。通过横向栅电极施加的电场抑制邻近感应超导体中的临界电流$I_s$的能力被证明为正的和负的栅极电压值。$I_s$抑制通常达到其初始值的约三分之一，在高栅极电压下饱和。我们的SNS-FET在100 mK时的电阻值高达100 nA/V。在基础物理方面，我们的结果表明，观察到的现象的基础上的机制是相当普遍的，并不依赖于一个真正的配对潜力的存在，而是超导相关的存在是足够的效果发生。在技术方面，我们的研究结果扩大了可用于实施全金属场效应晶体管的材料家族，以\textit{synthetic}邻近诱导超导体。
2019-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gate Tunable Dissipation and "Superconductor-Insulator" Transition in Carbon Nanotube Josephson Transistors
耗散在量子系统中无处不在，它与涨落的相互作用对维持量子相干性至关重要。实验研究了单壁碳纳米管与超导体耦合时的耗散动力学。的电压-电流特性显示门可调滞后，与正常状态电阻RN的大小完全相关，表明结经历欠阻尼和过阻尼制度之间的周期性调制。令人惊讶的是，当器件的费米能级通过局部电导最小值调谐时，我们观察到从类超导到类绝缘的栅控跃迁，“临界”R_N值约为8-20 kohm。
2008-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Homointerface planar Josephson junction based on inverse proximity effect
超导体-正常金属-超导体约瑟夫森结（JJ）的质量关键取决于超导体-正常金属（S/N）界面的透明性。我们展示了一种技术，用于制造具有完美的S/N接口的平面JJ。该技术利用在Al/V $_5$ S $_8$双层中发现的强逆邻近效应，通过该效应，Al层被驱动到电阻状态。高透明的S/N同质界面和特殊的正常金属使约瑟夫森超电流能够流过2.9 $μ$ m长的弱连接。此外，我们的JJ表现出巨大的临界电流和大的临界电流和正常状态电阻的乘积。
2022-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Nonequilibrium Josephson effect in short-arm diffusive SNS interferometers
研究了短臂三端扩散干涉仪中的非平衡约瑟夫森效应和相控电导。我们考虑了强邻近效应，并研究了耗散电流和约瑟夫森电流共存于同一邻近区域内的相互作用。在具有透明界面的结中，约瑟夫森电流的抑制出现在相当大的电压$eV\sim Δ$处，并且电流在$eV\geqΔ$处消失。约瑟夫森电流反转在具有电阻性界面的结中成为可能，其中反转发生在施加电压的有限间隔内。由于存在相当大的和相位相关的注入电流，在电流偏置结中测得的临界电流与最大约瑟夫森电流不一致，并且当真实约瑟夫森电流被抑制时仍然是有限的。电导的电压依赖性显示出两个明显的峰值，在体间隙能量，并在邻近间隙能量;电导的相位振荡表现出定性不同的形式在小电压$eV<Δ$，并在大电压$eV>Δ$。
2003-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gate-Tunable Critical Current of the Three-Dimensional Niobium Nano-Bridge Josephson Junction
本研究提出一种顶部带电压栅极的三维铌纳米桥 Josephson 结结构，实验证明通过调节栅极电压可将其临界电流降至零，并能调谐双结干涉的磁通调制，为高集成度超导电路制造提供了新方案。
2023-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Tunable second harmornic in altermagnetic Josephson junctions
本文研究平面超导体/交变磁体/超导体结中电场和塞曼场对约瑟夫森效应的影响，发现电流-相位关系因二次谐波项可正向或反向偏斜，并可通过电栅控调控，同时场还能诱导0-π转变并显著增强临界电流。
2025-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Phase-tunable thermoelectricity in a Josephson junction
超导隧道结是构成超导量子线路的基本单元，在量子传感和量子计算中有着广泛的应用。在以前的工作中，我们预测了在电子-空穴对称系统中存在非线性热电效应，即在两个不同超导体之间的热偏置隧道结中，约瑟夫森效应被抑制。在本文中，我们研究的相位相干贡献的热电效应的影响，通过调整的约瑟夫森耦合的大小改变磁通的直流超导量子干涉器件（dc-SQUID）。对于抑制约瑟夫森耦合，系统产生有限的平均热电信号，结合到振荡由于标准的交流约瑟夫森现象。在大的约瑟夫森耦合，热电感应振荡行为与零平均值的电流/电压的振幅和频率相关联的约瑟夫森耦合强度，并最终调谐的dc-SQUID的磁通量。总之，我们证明了能够控制的动力学自发破缺的电子空穴对称性。此外，我们计算如何施加到dc-SQUID和电路的集总元件的通量确定整个结构的热电信号的频率，我们设想一个频率调制应用。
2020-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Theoretical study of magnetism induced by proximity effect in a ferromagnetic Josephson junction with a normal metal
从理论上研究了铁磁约瑟夫森结的邻近效应在正常金属中引起的磁性，这种结是由两个$s$波超导体通过铁磁金属/正常金属/铁磁金属结（${S}/{F}/{N}/{F}/{S}$结）分隔而成的.我们通过求解Eilenberger方程计算了$N$的磁化强度。我们证明了当${N}$中的自旋三重态偶频奇宇称Cooper对和自旋单重态奇宇称Cooper对的反常格林函数的乘积具有有限值时，磁化在${N}$中产生。感应磁化强度$M(d,θ)$可以分解为两部分，$M(d,θ)=M^{\rm I}(d)+M^{\rm II}(d,θ)$，其中$d$是$N$的厚度，$θ$是两个${S}$之间的超导相位差。因此，$M(d,θ)$的$θ$依赖性允许我们通过改变$θ$来控制磁化的幅度。$M(d,θ)$随$θ$的变化确实是由邻近效应引起的磁化的良好证据，因为某些磁化测量方法拾取了${S}/{F}/{N}/{F}/{S}$结中的总磁化。
2017-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetization Reversal by Tuning Rashba Spin-Orbit Interaction and Josephson Phase in a Ferromagnetic Josephson Junction
本文从理论上研究了s波超导体/正常金属/铁磁金属/s波超导体（S/N/F/S）约瑟夫森结中邻近效应引起的含有Rashba自旋轨道相互作用（RSOI）的正常金属内部的磁化强度.通过求解考虑RSOI的线性化Usadel方程，我们发现通过调节RSOI可以使N中邻近效应引起的磁化方向反转，并且我们还发现通过改变超导相位差可以使N中的磁化方向反转，即，约瑟夫森相。从这些结果，它是预期的磁化强度的依赖关系的RSOI和约瑟夫森相位可以应用到超导自旋电子学。
2018-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Tunable microwave impedance matching to a high impedance source using a Josephson metamaterial
我们报告了一个$50\,Ω$微波电路的高阻抗导体的有效耦合。我们使用的阻抗Transformer组成的$λ/4$共面谐振器，其内部导体包含一个超导量子干涉器件（SQUID）的阵列，提供了一个大的和可调的线性电感$\mathcal{L}\sim 80 μ_0$的谐振器，导致在一个大的特性阻抗$Z_C\sim 1\,\mathrm{k}Ω$。阻抗匹配效率的特征在于测量由连接到谐振器的直流偏置高阻隧道结发射的散粒噪声功率。我们演示了在$15$到$35\,\mathrm{k}Ω$范围内的阻抗匹配，其带宽高于$100\,\mathrm{MHz}$，谐振频率在$4$到$6\,\mathrm{GHz}$范围内可调。
2014-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Full proximity treatment of topological superconductors in Josephson-junction architectures
平面约瑟夫森结结构的实验最近已被证明提供了一种替代的方式来创建拓扑超导体托管可访问的马约拉纳模式。这些零能量模式可以在由两个空间分离的超导体邻近的二维电子气（2DEG）结中的一维通道的端部处找到。在超导体之间的断裂处下方的沟道不与超导引线直接接触，因此预计邻近耦合比文献中广泛讨论的简单纳米线配置更弱且控制更差。这为本文研究这些约瑟夫森结构中的近似化性质提供了强有力的激励。在微观层面上，我们演示了如何以及何时可以导致拓扑相。我们这样做是通过超越简单的隧道模型，通过解决自洽的Bogoliubov-德Gennes方程的异质多组分系统，涉及两个空间分离的$s$波超导体与正常的Rashba自旋轨道耦合2DEG接触。重要的是，在我们的自洽理论中，我们提出了最大化邻近诱导的超导能隙的方法，通过研究Rashba自旋轨道耦合，超导体和2DEG之间的化学势失配，以及样品的几何形状对间隙的影响。最后，我们注意到（在实验中）富尔德-费雷尔-拉金-奥夫钦尼科夫相也被发现出现在2DEG通道，虽然在拓扑超导相的情况下是不理想的。
2019-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gate-tunable Josephson diode effect in Rashba spin-orbit coupled quantum dot junctions
本文理论研究了磁场与Rashba自旋轨道耦合作用下超导量子点结中的约瑟夫森二极管效应，发现栅极电压可将整流系数调至70%，为超导器件设计提供新思路。
2024-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Transport Studies in a Gate-Tunable Three-Terminal Josephson Junction
具有三个或更多超导引线的约瑟夫森结已经被预测在间隙正常材料内存在很少导电模式的情况下表现出拓扑效应。与拓扑保护的量子比特相关的这种行为将导致在端子之间测量的特定传输特征，其中拓扑相变作为相位和电压偏置的函数发生。虽然传统的二端约瑟夫森结已经被广泛研究，但多端器件迄今为止受到的关注相对较少。出于最终观察多端约瑟夫森器件中的拓扑现象的可能性以及它们耦合门激子量子比特的潜力的部分动机，在这里，我们描述了顶栅介观三端约瑟夫森器件的超导特性。该设备是基于InAs的二维电子气（2DEG）由外延铝proximitized。我们绘制出的偏置电流，顶栅电压和磁场的函数的设备的输运特性。我们发现一个很好的协议之间的零场实验相图和一个电容和电容分流结（RCSJ）的计算模型。
2020-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Phase-tunable Josephson thermal router
自热力学第一次研究以来，热传输一直是理解任何热系统的关键因素。量子力学为控制热流引入了新的吸引人的成分，例如超导凝聚体的长程相干性。相位相干热电子学是纳米科学的一个年轻领域，利用后者来实现约瑟夫森热干涉仪，该干涉仪可以控制作为外部磁通量的函数的电子热流。到目前为止，只有一个输出温度已经被调制，而允许在不同的水库之间分配热通量的多端设备仍然缺失。在这里，我们报告的实验实现的相位可调热路由器能够控制两个终端之间的热传递驻留在不同的温度。由于约瑟夫森效应，我们的结构允许调节输出电极之间的热梯度，直到达到其反转。与干涉仪、热二极管和热存储器一起，热路由器代表了非线性电子器件热转换和实现热电子逻辑元件的基本步骤。
2017-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Flux-tunable Josephson Effect in a Four-Terminal Junction
本研究基于InSbAs二维电子气构建相位可调四端约瑟夫森结，观测到非局域约瑟夫森效应，同时发现两端结阵列可复现多端结的多数电流-相位特征，指出该特征不足以作为安德列夫束缚态杂化引发的真多端约瑟夫森效应的证据。
2023-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Large Tunable Thermophase in Superconductor -- Quantum Dot -- Superconductor Josephson Junctions
由于超导体固有的粒子-空穴对称性，尽管人们付出了大量的努力，但探测超导体中的热电效应仍然是一项具有挑战性的任务。本文从理论上研究了一种实验上可实现的超导体-量子点-超导体（SC-QD-SC）约瑟夫森结，这种结具有高度可调的热电性能和远大于以前建议的热响应。SC之间的QD能级以逐渐的方式破坏粒子-空穴对称性，从而在存在温度梯度的情况下允许超导热相的门控外观。该热相位增加到最大值$π/2$，之后预计将产生热电压。利用与时间无关的Keldysh轮廓格林函数，我们推导出准确的热相位和热响应的结。这些被证明是数量级大于通常的SC隧道结与栅极电压的急剧依赖。
2016-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson current and density of states in proximity circuits with s+- superconductors
我们研究介观电路中的涌现邻近效应，其中包括一个传统的超导体和一个非传统的磷属元素化物超导体被一个扩散的正常或铁磁线分开。重点放在揭示签名的建议s+状态的pnictides从邻近诱导的态密度和约瑟夫森电流。我们发现一个普遍的分析结果的状态密度，既表现出在低能量的超导能隙，和特殊功能附近的超导能隙边缘在较高的能量。后者可用于区分s+-和s++对称性的情况下，在扫描隧道光谱实验。我们还计算了不同结结构的约瑟夫森电流-相位关系，发现这些结结构在很宽的参数范围内都显示出稳健的0-π跃迁。
2012-12-01 cond-mat.supr-con
Magnetic screening in proximity effect Josephson-junction arrays
在邻近效应约瑟夫森结阵列（JJAs）上测量的薄层电感的磁场调制随着温度的降低逐渐消失，导致低温场无关响应。这种行为与晶格参数以下的二维穿透长度的减小是一致的。低温数据进行定量比较与理论预测的基础上的XY模型在没有热波动。结果表明，XY模型对JJA的描述是不完整的，系统被置于远超过弱屏蔽极限的位置，而弱屏蔽极限通常是为了调用描述经典约瑟夫森结阵列的阻挫XY模型而假设的。
2009-04-14 cond-mat.supr-con
Proximity and Josephson effects in microstructures based on multiband superconductors
20世纪50年代出现的多带超导性长期以来一直被认为是BCS理论推广到两带情况的近似模型，以便更准确地定量描述铜酸盐、重费米子化合物、金属碳化硼、富勒烯化物、由于它们复杂的分段连续费米面，然而，2001年在二硼化镁和2008年在铁氧磷族化物和硫属化物中发现超导态的多带结构，导致了许多论文的出现，其中传统的单带s波超导体众所周知的效应和不同的依赖关系被重新研究。这些研究的主要目的是揭示序参量的对称性类型，从而为这些超导体中的库珀配对机制提供重要信息。相敏技术是获得多带超导体中序参量对称性信息的最有效方法之一。本文综述了多带超导体与正常金属、绝缘体和其它超导体接触系统中邻近效应和约瑟夫森效应的理论和实验研究结果。
2017-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
From nonreciprocal to charge-4e supercurrents in Ge-based Josephson devices with tunable harmonic content
本文实验研究SiGe/Ge/SiGe异质结构Josephson SQUID，通过栅压和磁通调控多谐波CPR，实现非互易二极管效应与π周期charge-4e区域。
2023-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Observation of Supercurrent in PbIn-Graphene-PbIn Josephson Junction
超导体-石墨烯-超导体（SGS）结为研究狄拉克费米子的相对论电动力学和邻近诱导超导提供了一个独特的平台。我们报告了在温度高达4.8K，具有大IcRn（~ 255 microV）的情况下，在与Pb 1-xInx（x=0.07）电极接触的石墨烯的近耦合超导结中观察到的约瑟夫森效应。这表明Pb 1-xInxSGS结将促进超导量子信息器件和石墨烯超导增强相相干输运的发展。
2011-01-30 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
Hypersensitive tunable Josephson escape sensor for gigahertz astronomy
千兆赫波段的灵敏光子探测是研究天文学中各种现象的基石，如射电爆发源、星系形成、宇宙微波背景、轴子、彗星、千兆赫峰值频谱射电源和超大质量黑洞。目前，用于天体物理学的最先进的探测器主要是基于跃迁边缘传感器和动力学电感探测器。总的来说，到目前为止，最敏感的纳米测辐射计是超导探测器，其噪声等效功率（NEP）低至2x 10 -20 W/Hz 1/2。然而，通过开关电流测量，在纳米尺度上的快速测温也被证明是与约瑟夫森结。通常，检测性能由制造工艺设定，并受所用材料的限制。在这里，我们设想和展示了一个创新的可调约瑟夫森逃逸传感器（JES）的基础上精确的电流控制的温度依赖性的完全超导一维纳米线约瑟夫森结。JES可能是未来超灵敏原位可调测辐射热计或千兆赫范围内单光子探测器的核心。作为测辐射热计操作的JES指向热波动噪声（TFN）NEP_TFN 1x 10 -25 W/Hz 1/2，其作为量热计限制了2 GHz以上的频率分辨率，并且在50 GHz下的分辨能力低于40，如从实验数据推导出的。除了在先进的地基和太空望远镜中用于千兆赫天文学的明显应用之外，JES可能代表了量子技术的几个领域的突破，从亚太赫兹通信和量子计算到密码学和量子密钥分发。
2020-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson Metamaterial with a widely tunable positive/negative Kerr constant
我们报道了一种新型一维约瑟夫森超材料的微波特性，该材料由一系列非对称超导量子干涉器件（SQUID）组成，通过公共约瑟夫森结实现最近邻耦合。这种超材料表现出很强的克尔非线性，克尔常数在很宽的范围内可调，从正值到负值，通过磁通量线程SQUID。实验结果与约瑟夫森链非线性效应理论符合得很好。超材料是非常有前途的约瑟夫森行波参量放大器的有源介质，它的使用有利于相位匹配的四波混频过程中的有效参数增益。
2017-07-21 cond-mat.supr-con
Multiterminal Josephson junctions with tunable topological properties
Universität Konstanz（康斯坦茨大学）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）
本研究通过调节门控电势，在四端约瑟夫森结中探索拓扑非平凡相，并观察到门控电势与双量子点结构的拓扑安德鲁绑定态相似的物理现象。
2025-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
