Tunable Josephson diode effect on the surface of topological insulators
本文理论证明拓扑绝缘体表面上的超导体-正常金属-超导体约瑟夫森结二极管具有高度可调性，其品质因子大小和符号受磁场、栅压及结长影响，源于多通道电流-相位关系相互作用，可用于设计超导二极管器件。
2023-06-16 cond-mat.supr-con
Anomalous Josephson effect in p-wave dirty junctions
对p波超导体/扩散正常金属/p波超导体结中的约瑟夫森效应进行了理论研究。约瑟夫森电流的振幅比s波结中的大几个数量级。低温下的电流-相位（J-相位）关系接近于弹道结中的那些关系，例如J \propto \sin（N/2）和J \propto PN，即使在存在随机杂质电势的情况下。这种反常性质是由中间带隙Andreev共振态与邻近效应的协同作用引起的，是自旋三重态超导结的一个特征。
2006-07-26 cond-mat.supr-con
AC anomalous Hall effect in topological insulator Josephson junctions
本文计算了由两个s波超导接触沉积在三维拓扑绝缘体（TI）顶部的电压偏置约瑟夫森结的非稳态反常霍尔电流。在TI表面假设一个均匀的塞曼场。这个问题已被认为是在弹道近似和假设之间的接触和TI的表面的电子隧穿是弱的。在这种情况下，约瑟夫森电流没有与Andreev束缚态相关的$4π$ -周期拓扑效应的特征。结果表明，霍尔电流随时间振荡。这些振荡的相位相对于约瑟夫森电流偏移了$π/2$，并且它们的幅度随着触点之间的电势差而线性减小。研究还表明，接触序参量的相位差不可能引起霍尔电流。
2019-06-20 cond-mat.supr-con
Dynamics of Josephson junctions and single-flux-quantum networks with superconductor-insulator-normal metal junction shunts
在隧道效应微观模型的框架下，我们模拟了超导体-绝缘体-正常金属（SIN）隧道结对约瑟夫森结的分流行为。我们发现，SIN结的电磁阻抗产生的频率依赖性阻尼和动态电抗，这导致在电路的有效电容的增加。我们计算了这些电路的直流I-V曲线和瞬态特性，并解释了它们与反向分流结模型所得曲线的定量差异。基本的单通量量子电路的正确操作与这种SIN分流结，即约瑟夫森传输线和触发器，也已建模。
2005-12-23 cond-mat.supr-con
Majorana bound states in hybrid 2D Josephson junctions with ferromagnetic insulators
我们考虑了一个由超导体/铁磁绝缘体（S/FI）双层膜组成的约瑟夫森结作为电极，它接近附近的二维电子气。从一个通用的约瑟夫森混合平面设置，我们提出了一个详尽的分析超导和磁邻近效应之间的相互作用和条件下，该结构经历过渡到一个非平凡的拓扑相位。我们解决二维束缚态问题，使用一般的转移矩阵的方法，减少了一个有效的一维哈密顿量的问题。这使得在不同的对称类的拓扑性质的直接研究。作为一个例子，我们考虑了一个窄沟道耦合多个铁磁超导手指，并讨论了如何马约拉纳束缚态可以通过调整超导相位空间控制。根据我们的方法，我们还显示了能谱，自由能，最后的多端约瑟夫森电流的设置。
2018-07-03 cond-mat.supr-con
Anomalous current in diffusive ferromagnetic Josephson junctions
我们证明了在扩散超导体/铁磁体/超导体（S/F/S）结中，即使在S电极之间的相位差为零时，也可以流动有限的{ \it反常}约瑟夫森电流.观察这种效应的条件是超导电流的磁化强度分布不共面和磁化强度反转对称性破缺。后一种对称性是广泛使用的准经典近似的固有特性，并阻止以前的工作，基于这种近似，从获得约瑟夫森反常电流。我们表明，这种对称性可以通过引入自旋相关的边界条件的准经典方程在超导/铁磁界面扩散系统。使用这个配方，我们认为通用的多层磁系统，并确定理想的实验条件，以最大限度地提高异常电流。
2017-02-10 cond-mat.supr-con
Anomalous Josephson Hall effect charge and transverse spin currents in superconductor/ferromagnetic insulator/superconductor junctions
约瑟夫森结中的界面自旋-轨道耦合提供了一种有趣的方法，可以在单个器件中结合反常霍尔和约瑟夫森物理。我们从理论上研究了这两种效应的叠加如何影响超导体/铁磁绝缘体/超导体结的输运性质。横向动量依赖的斜穿库珀对通过自旋激活铁磁绝缘体界面创建相当大的横向霍尔超电流，我们称之为反常约瑟夫森霍尔效应电流。我们推广了Furusaki-Tsukada公式，该公式最初是为了量化通常的（隧穿）约瑟夫森电流而建立的，以评估横向电流分量，并证明它们的幅度可以通过自旋轨道耦合强度或跨结的超导相位差进行广泛的调节。作为约瑟夫森结的一个清晰的光谱指纹，在界面周围形成了良好局域化的亚能隙束缚态。通过分析这些状态的光谱特性，我们解开了一个明确的相关性自旋轨道耦合引起的不对称性在他们的能量和横向电流响应，发现电流的微观起源。此外，斜隧穿同时作为一个横向自旋过滤器的自旋三重态库珀对和补充讨论的电荷电流现象，其自旋电流对应。结的通用自旋-电荷电流交叉比为实验检测和表征界面自旋-轨道耦合提供了有价值的可能性。
2020-03-17 cond-mat.supr-con
Anomalous Josephson effect in planar noncentrosymmetric superconducting devices
在具有破缺反转和时间反转对称性的二维电子系统中，约瑟夫森结揭示了一种反常的响应：即使两个超导体之间的相位差为零，超导电流也不为零。我们考虑这种特殊现象的细节在平面双势垒配置的混合电路，其中的非中心对称正常区域的自旋-轨道耦合的范式Rashba模型的条款。我们分析了这种反常的约瑟夫森效应的Ginzburg-Landau形式主义和微观格林函数的方法在干净的限制。临界电流的大小计算为一个任意的面内磁场取向，并在约瑟夫森电流-相位关系的异常相移确定在几个极限情况下的模型的参数。
2022-11-19 cond-mat.supr-con
Anomalous Periodicity of the Current-Phase Relationship of Grain-Boundary Josephson Junctions in High-Tc Superconductors
两个d波超导体之间的非对称45度约瑟夫森结的电流-相位关系（CPR）被预测为具有反常的周期性。我们用单结干涉仪研究了YBCO薄膜中这类结的CPR。半通量周期性已被实验发现，提供了一个新的证据来源的d波对称的铜酸盐的配对状态。
1998-11-02 cond-mat.supr-con
Anomalous Josephson Hall effect in doped topological insulators with the nematic superconductivity
本文用Ginzburg-Landau方法研究了具有$E_u$奇宇称的超导体中的约瑟夫森效应。双分量矢量超导序参量使这种效应相当不寻常。我们得到Meissner核有非对角分量。我们推导出不同配置的结，样品的晶轴，和向列性方向的电流相位关系。我们证明了在没有磁化的情况下，可以观察到反常的约瑟夫森霍尔效应。也就是说，对于结和晶轴的确定取向，沿结的约瑟夫森电流分量由接触两端的序参量相位差引起。我们还计算了通过结的最大电流与磁场的关系。我们发现，夫琅和费振荡的最大约瑟夫森电流的周期依赖于结的几何形状，磁场的方向，向列性矢量。
2022-04-14 cond-mat.supr-con
Phase-induced switching of ferromagnetic insulators in Josephson spin valves
University of Jyväskylä（于韦斯屈莱大学）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）
本研究通过分析约瑟夫森结中的自由能竞争，提出了一种利用相位差在有限温度下切换铁磁绝缘体磁化方向的方法，为超导存储器件提供了新途径。
2025-10-07 cond-mat.supr-con
Theory of anomalous magnetic interference pattern in mesoscopic SNS Josephson junctions
介观SNS约瑟夫森结中的磁干涉图样对系统正常部分的散射很敏感。在本文中，我们调查它，推广石井的电流相位依赖性公式的情况下，在NS边界的正常散射在有限宽度的SNS结。第一衍射峰的平坦化与S-2DEG-S介观结的实验数据一致。
2003-10-27 cond-mat.supr-con
Superconductor-insulator-ferromagnet-superconductor Josephson junction: From the dirty to the clean limit
在准经典Eilenberger方程的框架下研究了超导体-绝缘体-铁磁体-超导体（SIFS）结中的邻近效应和约瑟夫森电流。这项调查使我们能够比较脏和干净的限制，调查任意的杂质散射，并确定Usadel方程的适用性限制，这样的结构。不同类型的FS接口的作用进行了分析。结果表明，Eilenberger函数的衰减长度和空间振荡周期可能与铁磁层的性质（例如交换场或电子平均自由程）呈非单调依赖关系。我们的计算结果用于解释实验观察到的临界电流密度对包含任意Ni层的约瑟夫森结中铁磁层厚度的依赖关系。散射
2011-09-16 cond-mat.supr-con
Josephson effect in spin-singlet superconductor/ferromagnetic insulator/spin-triplet superconductor junctions with helical $p$-wave states
利用准经典格林函数方法研究了自旋单重态超导体/螺旋$p$波超导体结中的约瑟夫森效应。结果表明，无论超导体中的带隙对称性如何，$\sinϕ$型和$\cosϕ$型电流-相位关系总是存在的. $\sinϕ$型和$\cosϕ$型电流的必要条件是磁化强度必须有一个平行于晶体学$a$或$b$轴的分量，这与用具有统一方向的$\vect{d}$矢量描述的$p$波超导体的情况不同.分析了该条件与间隙函数对称性之间的关系。我们详细研究了约瑟夫森电流的对称性和符号反转时的磁化旋转。
2016-07-29 cond-mat.supr-con
Dissipation-driven superconductor-insulator transition in linear arrays of Josephson junctions capacitively coupled to metallic films
本文研究了线性约瑟夫森结阵列与近似二维扩散金属电容耦合的低温特性。使用玻色化技术，我们得到了一个有效的模型的阵列，并获得其临界性质和相位在T = 0时，使用重整化群分析和变分方法。虽然由金属的存在给出的静态屏蔽效应可以在阵列的参数的重正化中被吸收，但起源于动态屏蔽库仑相互作用的背散射产生绝缘基态的非平凡稳定，并且可以驱动超导体-绝缘体转变。我们研究的后果在低温制度的运输性能。特别是，我们计算的电阻率作为温度和阵列的参数的函数，并获得清晰的签名，可以在实验中观察到的超导体-绝缘体转变。
2011-03-17 cond-mat.supr-con
Giant anomalous Josephson effect as a probe of spin texture in topological insulators
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Rzhanov Institute of Semiconductor Physics（拉扎诺夫半导体物理研究所）
本研究通过HgTe纳米线弱连接观测到巨异常约瑟夫森效应，揭示了自旋纹理中自旋与动量之间19度的偏移。
2026-01-28 cond-mat.supr-con
Anomalous transport in biased ac-driven Josephson junctions: Negative conductances
本文研究了受驱动、电容并联和反向并联的约瑟夫森结中的经典反常电输运。新的运输现象被确定在混乱的制度时，结受到两个，一个时间周期性（交流）和一个恒定的，偏置（直流）电流。结上电压对直流电流的依赖性表现出异常输运特性的丰富多样性：特别地，取决于所选择的参数状态，我们可以识别零直流偏置附近的所谓的绝对负电导、负微分电导的发生，以及在越过零电导之后，在远离零直流偏置的非平衡响应区出现负非线性电导。
2008-02-27 cond-mat.supr-con
Unconventional Josephson Effect in Hybrid Superconductor-Topological Insulator Devices
我们报道了超导-拓扑绝缘体混合器件中约瑟夫森结的输运性质，它与普通的约瑟夫森结行为有两个显著的不同：一个是特征能量与结宽成反比，另一个是低特征磁场抑制超导电流.为了解释这些效应，我们提出了一个唯象模型，扩展了现有的拓扑绝缘体约瑟夫森结的理论。
2012-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Theory of superconductor-insulator transition in single Josephson junctions
本文发展了一种描述超导体-绝缘体（SI）转变的非带理论，该理论适用于超导体-绝缘体间的并联单约瑟夫森结。的$I-V$的特性是制定了一个Landauer式和评估的路径积分传输矩阵法。结果与最近在大约80 $mK$的实验一致。然而，绝缘体相随着温度的降低而收缩，这表明只要存在耗散，单个约瑟夫森结在绝对零度温度下就变成全超导。
2002-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconductor-insulator transition of Josephson-junction arrays on a honeycomb lattice in a magnetic field
本文研究了蜂窝晶格上约瑟夫森结阵列模型中超导体到绝缘体的零温转变，每个格元上有$f$通量量子。该模型的路径积分表示对应于（2+1）维经典模型，该模型用于通过大系统尺寸上的广泛蒙特卡罗模拟来研究临界行为。在一个正方形晶格上的模型相比，过渡被发现是一阶的$f=1/3$和连续的$f=1/2$，但在不同的普适性类。相关长度的临界指数估计从有限尺寸标度的涡相关。在转变处的通用电导率估计值约为$f=0$值的四倍。结果进行了比较与实验观察的超导薄膜与一个三角形晶格的纳米孔在横向磁场。
2016-02-14 cond-mat.supr-con
Topological insulator nanoribbon Josephson junctions: evidence for size effect in transport properties
我们使用$_2$纳米带，通过无催化剂物理气相沉积法生长，制备了高质量的Al超导电极约瑟夫森结。在我们的设备中，我们观察到约瑟夫森临界电流密度$J_c$的显着减少，通过减少结的宽度，在我们的情况下，对应于纳米取向的宽度。由于拓扑表面状态在纳米管的整个圆周上延伸，因此与它们相关的超导传输由纳米管的顶表面和底表面上的模式进行。我们表明，作为纳米带宽度的函数的$J_c$减少可以通过假设只有在顶面上行进的模式有助于约瑟夫森输运，因为我们通过几何考虑推导。这一发现与拓扑量子电路方案有很大的相关性，因为它表明约瑟夫森电流主要由拓扑表面态携带。
2020-11-09 cond-mat.supr-con
Anomalous Josephson Effect in magnetic Josephson junctions with noncentrosymmetric superconductors
我们表明，非中心对称超导体的两个频带的性质，自然会导致一个异常的约瑟夫森电流出现在一个干净的非中心对称超导体/铁磁体/非中心对称超导体结在零相位差。双带性质提供了两组Andreev束缚态，其携带具有不同振幅的两个超电流。当铁磁体的磁化方向被适当地选择时，两个超电流从传统的正弦电流-相位关系经历相反的相移。然后通过调节铁磁参数和非中心对称超导体的三重态与单重态之比，使总约瑟夫森电流产生连续可调的基态相位差。给出了$s$ + $p$波的物理图象和解析结果，给出了$s$ + $p$和$d$ + $p$波的数值结果.对于$d$ + $p$波，我们发现了新的状态，其中的超电流完全由连续的传播状态，而不是离散的Andreev束缚态。Andreev束缚态只出现在费米能级以上，它并没有携带超导电流，而是阻挡了沿相反方向流动的超导电流。这些新态的出现促进了对Andreev束缚态与Josephson电流关系的理解。基态相位差是确定非中心对称超导体三重态与单重态比的一种工具。
2015-05-07 cond-mat.supr-con
Anomalous Josephson Effect in Topological Insulator-Based Josephson Trijunction
本文研究了在Bi $_2$ Se $_3$上制备的约瑟夫森三结中的反常约瑟夫森效应（AJE），发现当平行于三个单结中的两个施加面内磁场时，T形三结中的AJE显著改变了三结的Majorana相图。在基于拓扑绝缘体的Josephson三结中的这种现象为系统中AJE的存在提供了明确的证据，并可能为拓扑量子计算的Fu-Kane方案中控制Majorana束缚态提供额外的旋钮.
2021-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Emergent Josephson current of $N=1$ chiral topological superconductor in quantum anomalous Hall insulator/superconductor heterostructures
最近，量子反常霍尔绝缘体（QAHI）/超导体异质结已经实现，并在两端电导测量中显示出半量子化电导平台[Q。L. He \textit{et al.}，Science { \bf 357}，294（2017）].半量子化电导平台被认为是手征马约拉纳边缘模式的有力证据。然而，对于半量子化电导平台的起源存在着强烈的争论。在这项工作中，我们提出了一个约瑟夫森结的基础上QAHI/超导体异质结，以确定手性马约拉纳边缘模式的存在。我们发现，对于具有单手征Majorana模的$N=1$手性拓扑超导相，当出现半量子化电导平台$σ_{12}=e^2/2h$时，临界Josephson电流急剧增加到一个峰值.此外，我们表明，临界约瑟夫森电流的$N=1$手性拓扑超导体表现出$h/e$周期振荡，是强大的无序，在传统的二维电子气系统的行为相反。我们还估计了实验上的有关参数，并认为在实验中可以观察到超电流。
2018-10-05 cond-mat.supr-con
Magnetization reversal in S/F/S Josephson junctions on a 3D topological insulator
研究了置于三维拓扑绝缘体上的超导体/绝缘铁磁体/超导体约瑟夫森结中电流脉冲引起的磁化反转。由于TI表面态具有很强的自旋-动量锁定效应，该系统有望成为低耗散自旋电子学的研究对象。该性质提供了轨道自由度和自旋自由度之间的理想强耦合，从而给出了通过幅度低于临界电流的电流脉冲有效反转磁矩的可能性，这导致强烈降低的能量耗散。讨论了这种反转的物理机制。研究了磁各向异性对反转脉冲宽度可控性的影响。此外，提出了一种同时电检测反转的方法。
2020-07-03 cond-mat.supr-con
Superconductor-Insulator Transition in disordered Josephson junction chains
研究了无序约瑟夫森结链中超导体-绝缘体的量子相变。为此，我们从晶格模型中推导出场论，该模型描述了一系列超导岛与地（$C_0$）以及岛之间（$C_1$）的电容耦合。我们分析的理论在短期（$C_1 \ll C_0$）和长期（$C_1 \gg C_0$）限制。到绝缘态的转变是由量子相位滑移的扩散驱动的。最重要的无序源来自于衬底中的陷阱电荷，它抑制了相位滑移的相干性，从而有利于超导关联。使用重整化群的方法，我们确定的相图，并评估周围的超导体-绝缘体转变的直流电导率和系统的电阻大小依赖的温度依赖性。这些依赖性一般具有强烈的非单调性，有几个不同的制度，反映了复杂的相互作用的超导性和无序。
2017-10-26 cond-mat.supr-con
Anomalous Andreev interferometer: Study of an anomalous Josephson junction coupled to a normal wire
约瑟夫森结（JJ），其中时间反转和反转对称性都被打破，在其电流-相位关系中表现出相移$ϕ_0$。这允许异常的超导电流在结中流动，即使在超导体之间没有相位偏置的情况下。我们表明，有限的相移也体现在所谓的Andreev干涉仪-一个设备，由一个介观导体耦合到$ϕ_0$结。由于邻近效应，该导体的电阻是相位敏感的-它通过改变JJ的相位而振荡。结果，流过导体的准粒子电流$I_{\mathrm{qp}}$具有反常分量，该反常分量仅存在于有限的$ϕ_0$处。因此，Andreev干涉测量法可用于探测$ϕ_0$效应。我们考虑两种实现的$ϕ_0$ -结和计算$I_{\mathrm{qp}}$在干涉仪：自旋轨道耦合的超导结构和自旋极化隧道势垒的自旋分裂超导体系统。
2022-01-10 cond-mat.supr-con
Josephson and proximity effects on the surface of a topological insulator
我们研究了超导体和铁磁体沉积在拓扑绝缘体表面上的约瑟夫森效应和邻近效应。超导区域由传统的BCS哈密顿量描述，而不是超导狄拉克哈密顿量。假设连接接口是脏的。我们得到了拓扑绝缘体上的约瑟夫森电流和邻近诱导反常格林函数的解析表达式。讨论了约瑟夫森效应与结长、温度、化学势和磁化强度的关系。它还表明，邻近诱导的配对的拓扑绝缘体的表面上，包括偶数和奇数频率的三重态配对以及传统的s波之一。
2012-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous Gilbert Damping and Duffing Features of the SFS {\boldmath $φ_0$} Josephson Junction
我们展示了$φ_0$约瑟夫森结在小自旋轨道相互作用、约瑟夫森磁能比和吉尔伯特阻尼下的相动力学、IV特性和磁化动力学的不寻常特征。特别地，发现铁磁共振频率随Gilbert阻尼的增加而发生反常移动，铁磁共振曲线表现出Duffing振子行为，反映了Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程的非线性性质.通过对LLG方程各项的数值分析，得到了一个既能体现阻尼效应又能体现Duffing振子特性的近似方程。所得到的Duffing方程以一种特殊的方式在耗散项和回复力之间加入了Gilbert阻尼。本文提出了一种共振法测定非中心对称材料中自旋轨道相互作用的方法，这种材料在$φ_0$结中起势垒作用。
2021-08-25 cond-mat.supr-con
Characterization of Anomalous Pair Currents in Josephson Junction Networks
在平面图形形式的超导网络上进行的测量显示，当特定分支被偏置时，电流非常大。这些电流的温度依赖性表明，它们的起源是由于库珀对跳跃通过连接阵列的两个岛的约瑟夫森结。实验数据进行了讨论的理论模型预测，为考虑中的系统，一个不均匀的库珀对分布在网络的孤岛。
2013-09-11 cond-mat.supr-con
Composite excitation of Josephson phase and spin waves in Josephson junctions with ferromagnetic insulator
从理论上研究了超导体/铁磁绝缘体/超导体（S/FI/S）结中约瑟夫森相位波和自旋波的耦合。结合Maxwell方程和Landau-Lifshitz-Gilbert方程计算了FI中结内的电磁场和与自旋波耦合的Josephson电流。在S/FI/S结中，发现电流-电压（I-V）特性曲线出现两个共振峰。共振峰处的电压是电磁场简正模的函数，这表明S/FI/S结中电磁场和自旋波的复合激发。我们还研究了另一种类型的结，在这种结中，绝缘体（I）位于S和FI之间的界面之一。在这样的S/I/FI/S结中，由于约瑟夫森相位耦合到I层中的EM场，所以在I-V曲线中出现三个谐振峰。
2011-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Current-phase relation of a short multi-mode Bi2Se3 topological insulator nanoribbon Josephson junction with ballistic transport modes
本研究通过SQUID技术提取Bi2Se3纳米带约瑟夫森结的电流-相位关系，发现其偏离正弦且偏斜度超过扩散极限，证明超电流主要由弹道拓扑表面态携带，为利用三维TI表面态器件设计提供关键依据。
2023-04-24 cond-mat.supr-con
Quantized Josephson phase battery
具有夹在其间的自旋翻转器（磁性杂质）的铁磁约瑟夫森结充当相位电池，其可以存储结的基态中的超导相位差$Φ_0$的量化量。此外，对于这种$Φ_0$ -约瑟夫森结，反常约瑟夫森电流出现在零相位差。我们研究了这种量子自旋翻转散射诱导的反常约瑟夫森电流的性质，特别是它通过两个铁磁体之间的取向差角的可调谐性。
2019-06-01 cond-mat.supr-con
Theory of Josephson Current on a Magnetically Doped Topological Insulator
磁掺杂拓扑绝缘体表面的邻近感生超导态可以具有手征Majorana模。我们考虑在该系统中的约瑟夫森结与改变的化学势，这将驱动一个拓扑相变的诱导超导态以及金属绝缘体的表面状态的转变。用McMillan格林函数方法，根据Andreev反射系数，解析地计算了局域态密度和约瑟夫森电流。我们发现，虽然约瑟夫森电流的大小大大增强时，表面状态的变化，从绝缘到金属，其温度依赖性急剧变化的拓扑相变点，反映了外观的手征马约拉纳模式
2019-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous Josephson diode effect in superconducting multilayers
本文研究平行磁场下扩散隧穿超导多层结，通过微扰理论计算电流–相位关系谐波，揭示自旋–轨道与塞曼相互作用产生有效矢势并导致反常约瑟夫森二极管效应。
2024-06-17 cond-mat.supr-con
High transparency Bi2Se3 topological insulator nanoribbon Josephson junctions with low resistive noise properties
采用无催化剂物理气相沉积法生长的Bi $_2$ Se $_3$纳米带已用于制备高质量的Al超导电极约瑟夫森结。结的电导谱（dI/dV）显示出清晰的多Andreev反射的峰-谷结构特征。的浸峰特征的温度依赖性揭示了一个高度透明的Al/Bi $_2$ Se $_3$拓扑绝缘体纳米晶界面和约瑟夫森结势垒。这得到Bi $_2$ Se $_3$诱导能隙和I $_c$ R $_n$（I $_c$临界电流，R $_n$结的正常电阻）乘积均为160 $μ$ eV量级（接近Al能隙的值）的高值的支持。该器件呈现出低于1 $\times$ 10 $^{-12}$ $μ$ m $^2$ /Hz的极低的相对电阻噪声，与最好的Al隧道结相当，这表明传输通道的传输系数具有高稳定性。理想的Al/Bi $_2$ Se $_3$界面性质、对Cooper对输运的完美透明性以及低电阻噪声使这些结成为进一步研究诱导拓扑超导性和Majorana束缚态物理的合适平台。
2019-10-02 cond-mat.supr-con
Anomalous Josephson effect of s-wave pairing states in chiral double layers
本文考虑了两种手征金属双电层中由于库仑相互作用引起的s波配对，并研究了畴壁附近的约瑟夫森效应，在畴壁附近，序参量的符号发生了跳跃。畴壁产生两个零能量模式，其叠加与在两个层中以不同方向流动的电流相关联。假设一个环形的几何形状，有效的约瑟夫森电流的绕组周围的畴壁，其绕组数由叠加的零能量模式的系数确定。这一结果可以理解为两种手性金属双层中垂直于畴壁的常规约瑟夫森电流和平行于畴壁的边缘电流的竞争。作为一种实现，我们建议的表面的环形拓扑绝缘体。电子-电子和电子-空穴双层之间的二元性表明，这种效应也应该在激子双层中观察到。
2022-04-15 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
Highly skewed current-phase relation in superconductor-topological insulator-superconductor Josephson junctions
与超导体相邻的三维拓扑绝缘体（TI's）有望表现出诸如拓扑超导性（TSC）和马约拉纳束缚态（MBS）等奇异现象，这可能在拓扑量子计算中有应用。在超导体-TI-超导体约瑟夫森结中，超导体之间的超导电流与相位差的关系，称为电流-相位关系（CPR），揭示了包括超导输运性质在内的重要信息。本文研究了由拓扑绝缘体BiSbTeSe_2和超导Nb电极构成的门极可调约瑟夫森结（JJ）中的感生超导电性。我们观察到高度歪斜（非正弦）CPR在这些路口。临界电流，或CPR的大小，随着温度的降低而增加，直到最低可达温度（T ~ 20 mK），揭示了我们的结中低能模式的存在。门依赖性表明，接近狄拉克点的CPR变得不那么歪斜，表明运输是更扩散，最有可能是由于电子/空穴水坑和电荷不均匀性的存在。我们的实验提供了强有力的证据表明，在我们的门可调TI基JJ中，在高度弹道拓扑表面态（TSS）中诱导超导性。此外，所测量的CPR与计算我们的系统中的相位相关本征态能量的模型的预测非常一致，考虑到电极的有限宽度以及在TI的整个圆周上延伸的TSS波函数。
2019-02-03 cond-mat.supr-con
Anomalous supercurrent and diode effect in locally perturbed topological Josephson junctions
该研究理论分析受磁场和局部针尖扰动的量子自旋 Hall Josephson 结，表明磁性针尖可调控反常 $\phi_0$ 响应与超电流整流。
2024-06-13 cond-mat.supr-con
Phase-Slip Lines and Anomalous Josephson Effects in a Tungsten Clusters-Topological Insulator Microbridge
由强三维拓扑绝缘体（TI）与常规$s$波超导体（SC）形成的超导拓扑系统由于可能具有Majorana零模而受到广泛研究。然而，有有限的实验实现TI-SC系统中，强大的超导配对诱导的表面状态的TI和拓扑超导状态的建立。在这里，我们通过聚焦离子束在TI Bi $_{0.91}$ Sb $_{0.09}$表面沉积钨（W）纳米团簇，制备了一种新型的TI-SC系统。我们发现，由此产生的异质结构支持充当有效约瑟夫森结的相位滑移线。我们探测系统对微波辐射的响应。我们发现，对于某些交流频率，和功率，由此产生的夏皮罗步骤的结构的电压-电流特性表现出一个失踪的第一步和一个意想不到的宽的第二夏皮罗步骤。测量的理论分析表明，不寻常的夏皮罗响应之间的相互作用产生的静态约瑟夫森结和动态的，并允许我们确定的条件下，失踪的第一步可以归因于由相位滑移线形成的约瑟夫森结的拓扑性质。我们的研究结果提出了一种新的方法来诱导超导TI，一种新的路线，以实现高度透明的拓扑约瑟夫森结，并显示如何超导系统的微波辐射的响应可以用来推断相滑移线的动力学。
2022-12-31 cond-mat.supr-con
"Superconductor-Insulator transition" in a single Josephson junction
具有不同电容和隧穿电阻的并联单约瑟夫森结的VI曲线在零偏置下显示出两种类型的VI曲线之间的交叉：一种没有电阻凸点，另一种具有电阻凸点（负二阶导数）。交叉对应于耗散相变（超导体-绝缘体转变），在该相变处宏观量子隧穿使约瑟夫森相离域并破坏超导电性。我们测得的相图与原始理论预测的相图不一致，但与考虑了电压测量和热波动精度的理论一致。
1998-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous Josephson Coupling and High-Harmonics in Non-Centrosymmetric Superconductors with $S$-wave Spin-Triplet Pairing
本研究针对具有$s$波自旋三重态配对的非中心对称超导体结的约瑟夫森效应展开，揭示自旋-轨道耦合与反演破缺引发的动量空间序参量织构可产生反常耦合、高次谐波及$φ$结，为超导轨道器件设计和氧化物界面超电流异常提供解释。
2023-06-19 cond-mat.supr-con
Exploring the conventional and anomalous Josephson effects at arbitrary disorder strength in systems with spin-dependent fields
University of Jyväskylä（于韦斯屈莱大学）；Centro de Física de Materiales (CFM-MPC) Centro Mixto CSIC-UPV/EHU（材料物理中心（CFM-MPC）CSIC-巴斯克国立理工大学混合中心）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）
本文研究了在自旋依赖场存在下，任意散射强度下的约瑟夫森电流特性，探讨了自旋轨道耦合对约瑟夫森临界电流的影响，并展示了异常约瑟夫森效应在不同散射强度下的鲁棒性。
2026-04-09 cond-mat.supr-con
Josephson effect in thin-film superconductor/insulator/superconductor junctions with misaligned in-plane magnetic fields
我们研究了由两个薄膜s波超导体组成的隧道结，在存在错位的面内交换场的情况下，两个超导体被一个薄的绝缘势垒隔开。我们发现了一个有趣的超导相位差和交换场的相对取向之间的相互作用，表现在约瑟夫森电流通过结。具体地，这可以写作$I_\text{J}^\text{C} = (I_0+I_m ~ \cosϕ) \sinΔθ$，其中I_0和I_m是常数，$ϕ$是交换场的相对取向，而$Δθ$是超导相位差。类似的结果最近已经在其他S/I/S结共存helmagnetic或铁磁秩序。我们自洽地计算了超导序参量，并定量地研究了失调交换场对约瑟夫森电流的影响，以观察I_m是否对约瑟夫森电流有明显的影响。发现在足够低的温度和接近临界值的磁场下，I_0和Im的大小变得相当，这与以前的工作一致。从我们的分析结果，它随后在本系统中的约瑟夫森电流可以控制在一个明确定义的方式通过旋转的交换场两侧的结。我们讨论了这个命题的一个可能的实验实现。
2007-07-30 cond-mat.supr-con
Josephson anomalous vortices
University of Jyväskylä（于韦斯屈莱大学）
研究通过改进的乌萨德尔方程展示了弱铁磁体约瑟夫森结中奇频率三重态配对涡流的调控与检测方法
2025-10-10 cond-mat.supr-con
AC Response Across the Metal Insulator Transition of YBCO Josephson Junctions Fabricated with a Helium Ion Beam
University of California Riverside（加州大学河滨分校）
通过氦离子束制备YBCO Josephson结，研究金属-绝缘体转变对微波驱动动态的影响，发现Shapiro步响应变化及单谐波电流-相位关系。
2026-01-27 cond-mat.supr-con
Anomalous Josephson effect in semiconducting nanowires as a signature of the topologically nontrivial phase
我们研究了具有Rashba自旋轨道耦合的半导体纳米线制成的约瑟夫森结，其中超导关联由邻近效应引起。在适当定向的磁场存在下，系统显示出反常的约瑟夫森效应：在两个超导体之间没有相位偏置的情况下出现非零的超电流。我们发现，这种反常电流可以显着增加，通过调整到螺旋状制度的纳米线。特别是，在短结中，大的反常电流是纳米线中拓扑非平凡超导性的特征。
2016-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous Josephson current through a spin-orbit coupled quantum dot
对于一般的介观多能级量子点模型，我们确定了时间反转对称性自发破缺的反常约瑟夫森电流存在的必要条件。它们对应于一个有限的自旋轨道耦合，一个适当取向的塞曼场，和点是一个手性导体。我们提供了一个广泛的参数制度的反常超电流的解析表达式。
2009-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous Supercurrent from Majorana States in Topological Insulator Josephson Junctions
我们提出了一种基于拓扑绝缘体（TI）薄膜的约瑟夫森结装置来检测Majorana态，该装置利用了TI表面态独特的螺旋和扩展性质。当通过结的磁通量接近于磁通量量子的整数时，存在于膜的两个表面上的马约拉纳态通过在结的边缘处杂化而在电流-相位关系中产生窄峰-谷结构。此外，马约拉纳态对约瑟夫森电流的最大贡献取（几乎）普适值，近似等于单个量子通道的超电流容量。这些特征提供了完全基于超电流的马约拉纳状态的特征签名。
2013-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson tunnel junctions with nonlinear damping for RSFQ-qubit circuit applications
我们证明了超导体-绝缘体-正常金属（S-I-N）结构对超导体-绝缘体-超导体约瑟夫森结的分流具有显著的非线性I-V特性，可以显著地改变约瑟夫森动力学。在约瑟夫森产生的制度中，相位表现为过阻尼坐标，而在超导状态下，阻尼和电流噪声非常小，这对于这种结用于读出和控制约瑟夫森量子比特的应用至关重要。制备了由Nb/AlO ${_x}$ /AuPd结分流的S-I-N型超导Nb/AlO ${_x}$ /Nb结，并与我们的模型一致，在温度低至1.4K时表现出非滞后的I-V特性。
2004-11-24 cond-mat.supr-con
Superconducting-insulator transition in disordered Josephson junctions networks
模拟了具有热激活类Arrhenius电阻分流的约瑟夫森结无序网络中的超导-绝缘体转变。通过求解网络的电导矩阵，通过调节网络的厚度、电荷密度和无序度，再现了不同实验条件下的相变。特别是，在增加的波动的参数进入约瑟夫森耦合和库仑能量的结，发生的转变为降低值的临界温度Tc和增加值的激活温度To。模拟的结果比较以及与最近的实验中的介观波动的相位已被建议为机制的紧急粒度的现象，否则均匀的薄膜。所提出的方法进行了比较，在TiN薄膜和纳米图案阵列的弱链接，超导体-绝缘体过渡直接刺激的结果。
2013-04-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.supr-con
Tunneling spectroscopy and Josephson current of superconductor-ferromagnet hybrids on the surface of a 3D TI
研究了三维拓扑绝缘体表面上超导体（S）/正常金属（N）/铁磁绝缘体（FI）/（正常金属）N'和S/N/FI/N'/S约瑟夫森结的电荷输运性质。我们发现在S/N/FI/N'结中存在非对称的局域态密度（LDOS），并指出N夹层的有限长度引起微分电导和LDOS的亚带隙共振尖峰。在S/N/FI/N ′/S结中，约瑟夫森电流呈现非正弦电流-相位关系，N（或N ′）夹层使临界电流单调减小。
2015-06-04 cond-mat.supr-con
Field-induced superconductor to insulator transition in Josephson-junction ladders
本文用自充电模型研究了外加磁场作用下梯形约瑟夫森结的超导体到绝缘体的转变。采用路径积分蒙特卡罗模拟方法对等效的（1 + 1）维经典模型进行了模拟，研究了相图和临界行为。除了超导（无涡旋）相之外，涡旋相也可以在增加磁场和小充电能量的情况下发生。结果表明，超导相和涡旋相之间存在一个绝缘相。令人惊讶的是，有限尺寸标度分析表明，即使外场打破时间反演对称性，场诱导超导到绝缘体的转变也是KT普适类。
2005-09-30 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
