Current-Phase Relation and Josephson Inductance of Superconducting Cooper Pair Transistor
本文研究了超导库珀对晶体管（SCPT）的约瑟夫森电感$L_J$。我们跟踪的电感使用微波反射测量的调谐谐振电路中，SCPT安装在平行的$ \sim 200$ pH带状线电感。当逆的约瑟夫森电感，确定的电荷相位偏置平面上的SCPT的约瑟夫森库仑能量比为$E_J/E_C =1.75$，是集成的相位，我们得到的电流相位关系，这是强烈的非正弦附近的电荷简并点。
2009-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Discovery of Orbital-Selective Cooper Pairing in FeSe
超导体FeSe由于其不寻常的非磁性超导态和高温超导的潜力而引起人们的强烈兴趣。但其库珀配对机制尚未确定。在这里，我们使用Bogoliubov准粒子干涉成像，以确定费米面几何周围的$Γ= (0,0)$和$X=(π/ a_{Fe}, 0)$点的带FeSe，并测量相应的超导能隙。我们发现，这两个差距是非常各向异性的，但无节点，并表现出缺口最大值在动量空间中正交取向。此外，通过实施一种新的技术，我们证明，这些差距有相反的符号相对于彼此。这种复杂的间隙配置揭示了轨道选择性库珀配对的存在，在FeSe中，是基于优先从铁原子的$d_{yz}$轨道的电子。
2017-05-22 cond-mat.supr-con
Determination of the Coherence Length and the Cooper-Pair Size in Unconventional Superconductors by Tunnelling Spectroscopy
本文的主要目的是讨论用隧道谱测定非常规超导体的相干长度和库珀对尺寸的可能性。在第二类超导体的混合状态下，外加的磁场以涡旋的形式穿透超导体，形成规则的晶格。在非常规超导体中，涡核的内部结构具有复杂的结构，其由超导态的序参量和库珀对的配对波函数决定。在干净的超导体中，序参量和配对波函数的空间变化分别发生在相干长度和库珀对尺寸的数量级的距离上。因此，通过沿着穿过涡核的线执行隧道光谱，原则上能够估计相干长度和库珀对尺寸的值。
2004-05-26 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Superconductivity from incoherent Cooper pairs in the strong-coupling regime
针对强电子-电子吸引相互作用下的超导问题，提出局域库珀对成核形成相位非相干态、低温下长程关联建立全局相干性的机制，发展平均场理论描述相变，且适用于抛物带导体与平带-色散带共存系统。
2025-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
How the electron-phonon coupling mechanism work in metal superconductor
某些金属在低温下的超导性是由电子-声子耦合机制引起的。这种机制使得两个可移动的电子能够有效地吸引在一起，甚至形成一种配对系统（称为库珀对），从而在物理上负责超导性。但是，是否有可能通过与电动力学的类比，将电子-声子耦合描述为一种依赖于磁导率的吸引力？实际上，这将有助于我们探索一个更可操作的库珀对形成的量子模型。特别地，通过对库珀对的量子态的计算，所探索的模型可以对金属超导体的基本性质提供更明确的解释，并回答：1）金属超导体的转变温度是如何确定的？2)哪些金属可以在低温下实现超导转变？
2017-09-03 cond-mat.supr-con
Slope of $H_{c2}$ close to $T_c$ versus the size of the Cooper pairs: The role of disorder in Dynes superconductors
本文基于Dynes超导体理论显式计算了Cooper对尺寸$ξ_{\ m pair}$与从$H_{c2}$斜率提取的$ξ_{\ m slope}$，发现两者仅在干净超导体中一致；当对破坏无序接近量子临界点时，$ξ_{\ m pair}$保持有限而$ξ_{\ m slope}$发散。
2023-10-20 cond-mat.supr-con
Josephson diode effect from Cooper pair momentum in a topological semimetal
在外加磁场作用下，非中心对称超导体中的库珀对可以获得有限动量。最近的理论预测，这种有限动量配对可以导致不对称的临界电流，其中无耗散的超电流可以沿着一个方向流动，但不能相反。然而，迄今为止尚未观察到这一点。在这里，我们报告了一个巨大的约瑟夫森二极管效应（JDE）的发现在约瑟夫森结形成的第二类狄拉克半金属，NiTe 2。一个显著特征是临界电流的不对称性敏感地取决于所施加的磁场的大小和方向，并且当磁场垂直于电流并且仅为10 mT的量级时，达到其最大值~60%。此外，随着场的增加，不对称性改变了几次符号。这些特征占在理论模型的基础上有限动量库珀配对来自自旋螺旋拓扑表面状态，在一个中心对称的系统。有限对动量进一步建立，并确定其值，从在面内磁场下的干涉图案的演变。观察到的临界电流的巨大幅度的不对称性及其潜在机制的明确阐述铺平了道路，以建立新的超导计算设备使用约瑟夫森二极管效应。
2021-12-21 cond-mat.supr-con
The average kinetic energy density of Cooper pairs above $T_c$ in ${\rm YBa_2Cu_3O_{7-x}}$, ${\rm Bi_2Sr_2CaCu_2O_{8+δ}}$, and ${\rm Nb}$
我们获得了欠掺杂$YBa_2Cu_3O_{7-x}$、最佳掺杂$Bi_2Sr_2CaCu_2O_{8+δ}$和Nb三种单晶超导态平均动能密度平方根的等场曲线。这些曲线，确定从等场磁化强度与温度测量和维里定理的超导性，探测序参量振幅附近的上临界场。Nb和高$T_c$曲线之间的显著差异清楚地表明，对于后一种情况，在$T_c$之下和之上存在独特的超导凝聚体。
2007-10-12 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
In search for the vortex charge and the Cooper pair mass
本文提出了一种新的测量超导薄膜中涡旋电荷的实验方法，并从理论上讨论了一些相关的实验装置。这些方法是基于超导体中的Torricelli-Bernoulli效应，并简要讨论了这种效应的现象学。涡荷用库珀对的有效质量表示，从而可以同时确定目前无法确定的两个参数。该实验将需要分层的金属-绝缘体-超导体结构和用于动力学测量的标准电子学。绝缘体-超导体界面的质量应该足够高，以允许观察类似于在超导场效应晶体管中研究的电场效应。氧化物超导体层层生长技术的发展为研究氧化物超导体中新的基本效应提供了独特的可能性。特别地，用于确定涡旋电荷所需的结构可用于研究超导表面霍尔效应、伯努利效应、超流密度等。总之，氧化物超导体中新效应的系统研究被认为是氧化物电子学基础材料科学的重要组成部分。
2000-04-19 cond-mat.supr-con
Elementary Charge Transfer Processes in a Superconductor-Ferromagnet Entangler
我们研究了超导导线中库珀对在铁磁导线中产生空间分离的纠缠电子。我们给出了一个完整的描述元电荷转移过程，i）转移的库珀对的超导体的Andreev反射和ii）分布的纠缠准粒子之间的铁磁铅，在他们的统计。纠缠电子流入空间分离的引线的概率完全由实验测量的电导和极化决定。最后，我们研究了电流，噪声和互相关的影响，纠缠电子的运输。
2007-08-17 cond-mat.supr-con
Imaging Cooper Pairing of Heavy Fermions in CeCoIn5
重费米子超导体的库珀配对机制，虽然长期假设是由于自旋涨落，尚未确定。超导能隙delta（k）的动量空间（k空间）结构编码了这种配对机制的细节。然而，由于能量标度如此之低，不可能直接测量任何重费米子超导体的δ（k）。Bogoliubov准粒子干涉（QPI）成像是一种用于测量高Tc超导体能隙的成熟技术，最近被提出作为测量重费米子超导体（特别是CeCoIn 5）中δ（k）的新方法。通过实施这种方法，我们立即检测到一个超导能隙，其节点沿k方向取向||（+-1，+-1）pi/a0方向。此外，我们还确定了重费米子超导体δ（k）的完整k空间结构。对于CeCoIn 5，这种新的信息包括：复杂的能带结构和费米表面的杂化重带，最高的幅度delta（k）打开的高k带，使间隙节点出现在相当意外的k空间位置的事实，和Bogoliubov准粒子干涉图案是最符合dx 2-y2间隙对称性。这种定量的重能带和带隙结构数据的可用性将是至关重要的，在确定这种材料中的重费米子超导性的微观机制，也许在一般情况下。
2013-03-18 cond-mat.supr-con
Electron-electron interactions of the multi-Cooper-pairs in the 1D limit and their role in the formation of global phase coherence in quasi-one-dimensional superconducting nanowire arrays
超导材料的纳米结构化以形成具有显著大的横向约瑟夫森耦合的薄平行纳米线的密集阵列已被证明是将超导元件的上临界场与相应的块体材料相比增加多达两个数量级的有效方式，并且此外，可以导致它们的临界温度的显著增强。此类材料已经在介孔基底的线性孔中实现或以各种准一维晶体材料的形式固有地存在。超导纳米线之间的横向耦合由尺寸相关的相干长度E0决定。为了获得E0的Langer-Ambegaokar- McCumber-Halperin（LAMH）理论，在过去的40年里，广泛的实验拟合参数已被要求。本文提出了一种新的Monte Carlo算法来计算多库珀对系统在一维极限下的E0。模型中考虑了不确定原理、Pauli极限、自旋翻转机制、静电相互作用、热扰动和电子同向转动等概念。我们使用铅纳米线作为一个例子来监测E0的尺寸效应作为修改后的电子-电子相互作用的结果，而不需要实验拟合参数。我们研究了相干长度如何决定密集阵列中纳米线的横向耦合。这决定了在这种阵列中是否可以形成具有零电阻的全局相位相干态。我们的蒙特卡罗结果与各种类型的超导纳米线阵列的实验数据非常一致
2018-07-02 cond-mat.supr-con
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
Double quantum dot Cooper-pair splitter at finite couplings
考虑了在量子点之间存在隧道效应和有限库仑排斥作用的情况下，具有大单能级间距的混合双量子点库珀对分裂器的子能隙物理.在大超导能隙的限制下，我们精确地处理了量子点与超导体的耦合。我们采用一个广义的主方程方法，很容易产生电流，噪声和交叉干扰。特别是，对于有限的点间和点内库仑相互作用，我们研究如何确定的局部和非局部的超导体和点之间的隧穿过程之间的相互作用的输运性质。我们研究了点间隧穿效应对有和没有自旋轨道相互作用的电流的粒子-空穴对称性的影响。我们表明，自旋轨道相互作用结合有限的库仑能量打开的可能性，以控制非局域纠缠和它的对称性（单重态/三重态）。我们证明，即使没有任何直接的非局域耦合到超导铅的非局域纠缠的产生可以实现。
2016-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Experimental determination of the Berry phase in a superconducting charge pump
我们首次测量了超导库珀对泵的Berry相位。在每个绝热泵浦周期中，固定量的Berry相位被累积到量子力学基态，这是通过测量通过设备的电荷来确定的。动态和几何相位的识别和定量测量时，他们在相反的方向泵送的不同响应。我们的观察，特别是动力学效应和几何效应对泵浦超导相位偏置的依赖关系，与相干库珀对泵浦的基本理论模型一致。
2008-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Flux qubits shed a new light on BCS theory and high-$T_c$ superconductivity
一个简单的微观模型的小超导回路中断约瑟夫森结（通量量子位）允许计算从实验数据的Wal et.al \cite{Wal}一个重要的参数-密度的库珀对在零温度。这个密度是由BCS模型中的截止能量决定的，与最初的BCS建议一致，但比现代文献中接受的值低两个数量级。这一结果的直接后果是：强耦合BCS模型的有效性，电子复合成库珀对的合理图像，以及高温超导性出现的更弱条件。另一个结果是，约瑟夫森量子比特作为宏观量子系统的流行解释被量子比特态的图像所取代，量子比特态是基态和仅包含单个激发库珀对的状态的叠加。
2010-12-30 cond-mat.supr-con quant-ph
Kinetic energy driven superconductivity in doped cuprates
在t-J模型下，基于部分电荷-自旋分离的费米子-自旋理论，研究了掺杂铜氧化物的超导电性机制。研究表明，缀饰空穴通过交换缀饰自旋激发的动能直接发生相互作用，导致缀饰空穴之间产生净吸引力，由此产生的电子库珀对是电荷-自旋复合的结果，它们的凝聚揭示了超导基态.电子超导转变温度由缀饰空穴对转变温度决定，并与欠掺杂区的掺杂空穴浓度成正比。利用电子库珀对的一般形式，我们还证明了电子库珀对与反铁磁短程关联共存，反铁磁短程涨落可以持续到超导态。我们的结果与实验定性一致。
2003-11-03 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Kinetics and Boltzmann kinetic equation for fluctuation Cooper pairs
在含时Ginzburg-Landau（TDGL）理论框架下，利用随机微分方程的Langevin方法，导出了T_c以上过剩库珀对的Boltzmann方程。得到了动量相关漂移速度的牛顿动力学方程，有效拖曳力由亚稳态库珀对的能量相关寿命决定。牛顿方程只给出了库珀对动量固定时的德鲁德迁移率。结果表明，与Aslamazov-Larkin介导性的著名结果和过量霍尔效应的BCS处理的比较，可以最终确定TDGL理论的所有系数。因此，直观的参数用于解释的涨落动力学的实验数据相继介绍。本文给出的简并玻色气体在玻色-爱因斯坦凝聚温度附近τ近似下的简单图象，可用于分析层状和块状超导体在高频和外加磁场作用下的涨落电导率。玻尔兹曼方程的工作说明频率相关的Aslamazov-Larkin电导率在纳米线，二维的情况下，并在强电场的TDGL方程直接求解的情况下。导出了在THz范围内电场随时间变化时的电流、非抛物色散时的涨落库珀对分布、能量截止的影响以及约化温度的自洽方程。一般的理论是说明在纳米线和纳米结构超导体的波动电导率的公式。
2003-08-13 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Enhancement of superconductivity outside an Abrikosov vortex core in a tightly bound Cooper pair superconductor
本研究发现紧束缚库珀对的第二类超导体在零温下，阿布里科索夫涡旋核外超导电子密度超体态值，源于静电效应收缩涡旋核，强屏蔽下呈普适场构型。
2025-10-13 cond-mat.supr-con nlin.PS
Estimation of Cooper pair density and its relation to the critical current density in hole doped high-Tc cuprate superconductors
在CuO 2平面中的空穴浓度在很大程度上控制了高Tc铜酸盐的正常和超导状态中的所有性质。临界电流密度Jc也不例外。以前的空穴含量依赖性研究表明，在确定所观察到的临界电流密度在氧化铜超导体中的本征退配对电流密度的作用。人们也普遍认为，依赖于温度和磁场的涡旋钉扎能对系统的Jc起主要作用，这种钉扎能直接依赖于超导凝聚能。另一方面，超导凝聚能与库珀对密度（超对密度）成正比，这被发现是高度依赖于空穴浓度，p，在CuO 2平面内。本文计算了典型的空穴掺杂铜氧化物YBCO（Y_（123））的库珀对密度ρ_s与p的关系。考虑了准粒子谱密度中钉扎在费米能级上的三角形赝能隙。本文研究了Y（Ca）BCO超导体在宽的组分和空穴浓度范围内的低温临界电流密度。超对密度和临界电流密度的归一化值表现出明确的对应关系，作为面内空穴含量的变化。这一系统的行为为我们提供了强有力的证据，表明空穴掺杂铜氧化物的临界电流密度主要依赖于超对密度，而超对密度又依赖于PG能量的大小，所估计的依赖于p的超对密度与先前实验确定的Y（Ca）BCO的超流密度之间的一致性是相当显著的。
2019-11-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Post-quench gap dynamics of two-band superconductors
最近在冷量子气体和量子材料的超快光谱学领域的实验进展允许可控地诱导和探测超导体和超流体的非绝热动力学。在晶格弛豫之前，间隙函数的时间演化由Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）波函数流形内相干演化的单个库珀对的叠加决定。由于模型的可积性，单带BCS模型中配对相互作用强度突然猝灭后的动力学已经得到了精确的解决，但猝灭后多带超导体的动力学仍在研究中。在这里，我们开发了一个概括的的Kogov-Kogan拉普拉斯空间微扰方法，使我们能够确定的非绝热间隙动力学的两个带完全带隙超导体的宽范围的淬火振幅。我们的方法扩展了长期动态的间隙，这是自洽确定的，而不是围绕平衡值的差距的稳态渐近值。我们明确地表明，这种方法恢复的单带情况下的长时间间隙动力学的精确解，并完全同意的两带模型的数值解。我们发现，从不同的频带的库珀对的退相导致更快的碰撞无松弛的间隙振荡与幂律的$t^{-3/2}$，而不是众所周知的$t^{-1/2}$行为中发现的单带的情况下。此外，间隙振荡显示由两个不同的渐近间隙值的存在所产生的拍频模式。我们的结果对各种脱离平衡的双带超导体具有重要影响，例如铁基超导体、MgB $_{2}$和SrTiO $_{3}$。
2019-08-16 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Phase coherence of pairs of Cooper pairs as quasi-long-range order of half-vortex pairs in a two-dimensional bilayer system
二维超导中库珀对相位相干性的丧失对应于有序参数相场中具有准长程序（准LRO）的涡旋-反涡旋对的解束缚，这一解束缚由二维XY模型的Berezinskiii-Kosterlizt-less-boundary（BKT）跃迁描述.在这里，我们表明，二阶约瑟夫森耦合可以诱导一个奇异的超导相的双层系统。利用张量网络方法，将二维经典模型的配分函数表示为一维量子转移算符的乘积，其本征方程可以用矩阵乘积态算法严格求解。从一维量子模拟的纠缠熵所显示的奇异性，可以精确地确定各种相变。在BKT相变之下，在$T_{Ising}$处建立层间伊辛长程序，并且层内和层间的相位相干性被锁定在一起。对于两个相同的层，伊辛转变与BKT转变在多临界点重合。而对于两个不等价的层，则出现了一个中间准LRO相（$T_{Ising}<T<T_{BKT}$），在这个中间准LRO相中，层内耦合较大的一层中出现了涡旋-反涡旋的结合，而另一层中只存在具有拓扑弦的半涡旋对，对应于库珀对的相位相干性.因此，我们的研究为在双层膜体系中实现电荷-4e超导电性提供了一条很有前途的途径。
2022-04-08 cond-mat.other cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
