Optimizing the spin sensitivity of grain boundary junction nanoSQUIDs -- towards detection of small spin systems with single-spin resolution
我们提出了一个优化研究的自旋灵敏度的nanoSQUID的基础上，反向分流晶界约瑟夫森结。此外，dc SQUID包含一个狭窄的收缩，小的磁性粒子可以放置在该收缩上（其磁矩在SQUID环的平面内并垂直于晶界），以有效地将其杂散磁场耦合到SQUID环。最佳耦合位置与结的分离允许耦合因子$ϕ_μ$和结性质的独立优化。我们提出了不同的方法来计算$ϕ_μ$（放置在10 nm以上的收缩的磁性纳米粒子）作为一个功能的设备的几何形状，并表明，这些产生一致的结果。此外，通过数值模拟，我们得到的SQUID电感对我们的设备的几何参数的依赖性的一般表达式，这允许估计它们的影响的磁通噪声$S_Φ$的SQUID在热白噪声制度的频谱密度。我们的分析$S_Φ$和$ϕ_μ$的SQUID布局的几何参数的依赖性产生几个$μ_{\rm{B}}/\rm{Hz^{1/2}}$（$μ_B$是玻尔磁子）优化参数的自旋灵敏度$S_μ^{1/2}=S_Φ^{1/2}/ϕ_μ$，尊重技术约束。然而，通过与实验实现的设备相比，我们发现显着更大的值为测得的白通量噪声相比，我们的理论预测。尽管如此，对于优化的器件，$10\,μ_{\rm B}/\rm{Hz^{1/2}}$量级的自旋灵敏度似乎是现实的。
2014-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
NanoSQUIDs: Basics & recent advances
超导量子干涉器件（SQUID）是超导电子学中最受欢迎的器件之一。他们将约瑟夫森效应与超导体中磁通量的量子化结合起来。这就产生了固态中宏观量子相干性最美丽的表现之一。此外，SQUID是非常敏感的传感器，允许将磁通量转换为可测量的电信号。因此，可以转换成磁通量的任何物理可观测量，例如，电流、磁化强度、磁场或位置变得易于被SQUID传感器访问。在20世纪80年代后期，很明显，将SQUID的尺寸缩小到纳米尺度将包括其对局部微小磁信号的灵敏度的巨大增加。事实上，nanoSQUID开辟了研究的道路，例如，单个磁性纳米颗粒或表面磁性状态具有前所未有的灵敏度。这篇评论的目的是提出一个详细的调查微观和纳米SQUID传感器。我们将从讨论SQUID的工作原理开始，重点放在它们作为小的局部磁信号的超灵敏探测器的应用上。我们将继续回顾一些现有的基于不同种类的约瑟夫森结和材料的器件，重点是它们的优点和缺点。最后几节是留给nanoSQUID在扫描SQUID显微镜和磁性颗粒表征领域的应用，特别强调对单个磁性纳米颗粒的研究。
2018-05-18 cond-mat.supr-con
Tapping-mode SQUID-on-tip Microscopy with Proximity Josephson Junctions
本文提出结合 AFM 与邻近结 nanoSQUID 的轻敲模式 SQUID-on-tip，实现无激光、无外部辐射下电流、磁性、耗散和形貌的同步纳米成像。
2025-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
A dispersive nanoSQUID magnetometer for ultra-low noise, high bandwidth flux detection
我们描述了一种色散纳米SQUID磁强计组成的两个可变厚度的铝弱连接约瑟夫森结并联与片上电容器并联。当直接耦合到50 $Ω$传输线时，这种布置形成具有可调谐4-8 GHz谐振频率的非线性振荡器，其品质因数Q = 30。在存在近谐振微波载波信号的情况下，低频通量输入产生边带，该边带易于使用微波反射计检测。如果载波激励足够强，则磁力计也表现出参数增益，导致最小有效磁通噪声为30 n $Φ_0$ /Hz $^{1/2}$，瞬时带宽为20 MHz。如果磁力计后面跟着一个近量子噪声限制的约瑟夫森参量放大器，我们可以增加带宽到60 MHz，而不影响灵敏度。这种高灵敏度和宽带宽与无片上耗散的组合使该器件成为经典和量子自旋动力学局部传感的理想选择。
2013-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Low-Noise YBa$_2$Cu$_3$O$_7$ NanoSQUIDs for Performing Magnetization-Reversal Measurements on Magnetic Nanoparticles
采用聚焦离子束构图技术制备了基于晶界约瑟夫森结的YBa $_2$ Cu $_3$ O $_7$（YBCO）直流纳米超导量子干涉器件（nanoSQUID）。在4.2 $\,$ K在磁屏蔽环境中的电传输和噪声特性的表征产生一个非常小的电感$L$的几个pH值的优化的设备的几何形状。这又导致在热白噪声极限中磁通噪声$<50\,{\rm n}Φ_0/{\rm Hz}^{1/2}$的值非常低，这产生几个$μ_{\rm B}/{\rm Hz}^{1/2}$的自旋灵敏度（$Φ_0$是磁通量量子，而$μ_{\rm B}$是玻尔磁子）。我们观察到依赖于频率的过量噪声高达7 $\,$ MHz，这只能部分消除偏置反转读出。这表明未知来源的波动的存在下，可能与缺陷引起的自旋在SrTiO $_3$基板。我们展示了潜在的使用YBCO nanoSQUID的小自旋系统的调查，通过放置一个39 $\,$ nm直径的Fe纳米线，封装在碳纳米管，顶部的非优化的YBCO nanoSQUID和通过测量的Fe纳米线的磁化反转耦合到nanoSQUID的磁通量的变化。铁纳米线的磁化反转后测得的磁通信号是在非常好的协议与估计值，和确定的开关字段指示通过卷曲模式的纳米线的磁化反转。
2015-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Tunable Nb superconducting resonators based upon a Ne-FIB-fabricated constriction nanoSQUID
混合超导-自旋系统提供了将高度相干的原子量子系统与超导电路的可扩展性相结合的潜力。为了充分利用这一潜力，需要一个高品质因数的微波谐振器，频率可调，并能够在自旋系统的最佳磁场工作。这样的磁场通常排除了先前已用于可调谐高$Q$微波谐振器的常规Al基约瑟夫森结器件。铌（Nb）的较大临界场允许制造具有大的场弹性的微波谐振器。在这里，我们演示了如何收缩型弱链接，图案平行到铌共面谐振器的中心导体使用氖聚焦离子束（FIB），可以用来实现频率可调谐振器。我们研究通过两个这样的设备传输，并展示他们如何实现高品质因数，可调，字段弹性设备，未来的应用程序耦合自旋系统的承诺。
2019-01-07 cond-mat.supr-con physics.app-ph
NanoSQUID magnetometry of individual cobalt nanoparticles grown by focused electron beam induced deposition
我们演示了低噪声纳米超导量子干涉器件（SQUID）的高临界场和高临界温度超导体YBa $_2$ Cu $_3$ O $_7$（YBCO）的基础上的操作作为超灵敏磁强计的单个磁性纳米粒子（MNP）。纳米SQUID利用YBCO晶界的约瑟夫森行为，并已通过聚焦离子束铣削图案化。这允许精确地限定SQUID的横向尺寸，以便在纳米环和各个MNP之间实现大的磁耦合。通过聚焦电子束诱导沉积，直接在传感器表面生长出典型尺寸为几十纳米的钴MNP，具有纳米空间分辨率。值得注意的是，nanoSQUID在极宽的施加磁场（-1 T $< μ_0 H <$ 1 T）和温度（0.3 K $< T<$ 80 K）范围内工作。所有这些特征一起使我们能够在不同的环境条件下进行磁化测量，并检测具有磁矩（1 - 30）$\times 10^6\,μ_{\rm B}$的单个Co MNP的磁化反转。根据粒子的尺寸和形状，我们区分了两种不同的磁性状态，产生不同的反转机制。的磁化反转是热激活的能量障碍，这已被量化的（准）单畴粒子。我们的测量不仅显示了YBCO nanoSQUID可实现的高灵敏度，而且还表明这些传感器是用于调查单个纳米磁体特性的特殊磁力计。
2016-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
YBa2Cu3O7 grain boundary junctions and low-noise superconducting quantum interference devices patterned by a focused ion beam down to 80 nm linewidth
采用聚焦离子束刻蚀技术制备了宽度为$80\,{\rm nm} \le w \le 7.8\,μ$ m的YBaPDMATHABMMCuPDMATHABMNOPDMATHABM24PDMATHABMP（30PDMATHABMP）双晶晶界结（GBJ），并与60nm（20nm）厚的Au进行了分流.在4.2K时，我们发现临界电流密度$j_c$在$10^5\,{\rm A/cm^2}$范围内% \dkc{\#1}（对$w$没有明显的依赖性），电阻乘以结面积$ρ$的增加与近似缩放$ρ\propto w^{1/2}$有关。对于最新的GBJs $j_cρ\approx 100\,μ$ V，这是有希望的实现灵敏的nanoSQUID检测小自旋系统。我们表明，我们的制造工艺允许实现敏感的纳米级直流SQUID的SQUID与$w\approx 100$ \，nm宽的GBJ，我们发现一个均方根磁通噪声谱密度的$S_Φ^{1/2}\approx 4\,μΦ_0/{\rm Hz}^{1/2}$的白噪声限制。我们还推导出一个表达式的自旋灵敏度$S_μ^{1/2}$，这取决于$S_Φ^{1/2}$，上的位置和取向的磁性粒子的磁矩被检测的SQUID，和SQUID的几何形状。对于这里给出的未优化的SQUID，我们估计了$S_μ^{1/2}=390\,μ_B/\sqrt{\rm{Hz}}$，它可以进一步提高至少一个数量级。
2010-09-14 cond-mat.supr-con
High-resistance YBa2Cu3O7-x grain-boundary Josephson junctions fabricated by electromigration
[100]-倾斜晶界YBa 2Cu 3 O 7-x（YBCO）结是研究高温约瑟夫森结宏观量子现象的理想材料。然而，由于在这种类型的结中隧道势垒的高透明性，制备研究量子效应所需的具有高电阻的[100]倾斜晶界YBCO结是困难的。在这里，我们展示了一种新的方法，氧的扩散下施加的电场从晶界上的YBCO薄膜顶部沉积的BaTbO 3层时，在YBCO晶界结的氧电迁移的晶界势垒特性的修改。使用这种方法，我们改变了正常状态的结的电阻从几十到几百欧姆，而没有退化的特征电压IcRn和确定的势垒高度和厚度通过测量准粒子隧穿电流。
2019-08-10 cond-mat.supr-con
Direct Observation of a Temperature Dependent 0-pi Junction Transition in a Mesoscopic High Critical Temperature Grain Boundary Junction
我们首次在45对称[001]倾斜晶界结中观察到了温度依赖的0-π结交叉。通过基于低电感DC SQUID的双相敏测试获得的实验数据显示约瑟夫森电流的异常非单调温度依赖性，在温度T* 下临界电流符号变化的明确证据。在相同的温度下，SQUID经历从0-SQUID到pi-SQUID的转变。结果是在良好的协议与理论模型，考虑到中间的间隙状态在低透明度的结。
2003-11-12 cond-mat.supr-con
Bicrystalline Grain Boundary and Hybrid SNS Junctions Based on Ba-122 Thin Films
为了研究铁基超导体的性质，我们用Co掺杂的Ba-122薄膜研究了不同类型的约瑟夫森结。基于双晶SrTiO_3衬底，我们制备了晶界（GB）结，显示出明显的约瑟夫森效应。我们提出了在不同的温度和磁场的电气测量。此外，我们利用薄膜技术制备了混合结。由Ba-122基极（S）和PbIn反电极（S '）限定，形成两种不同几何形状的混合结：在其间具有金阻挡层（N）的平面SNS'结和具有界面工程阻挡层的边缘型结。所有这三种结都表现出不对称的反向分流结（RSJ）行为，ICRN产物分别为20.2 /μ V（GB结）、18.4 /μ V（平面SNS结）和12.3 /μ V（边缘型结）。在所有结处都可以观察到过电流。
2012-11-16 cond-mat.supr-con
Nonlinear microwave response of aluminum weak-link Josephson oscillators
我们提出了在T= 30 mK的驱动响应的6 GHz超导谐振器的电容分流三维（3D）铝纳米桥超导量子干涉器件（nanoSQUID）构建。我们观察到的磁通调制的谐振频率的定量协议与数值计算和近理想的短弱连接结的特点。在强微波激励下，我们观察到稳定的分岔耦合品质因数（Q）的范围从30-3500的设备。在此偏置点附近，观察到增益> 20 dB、带宽40 MHz和接近量子极限噪声性能的参量放大。我们的研究结果表明，三维纳米桥结是有吸引力的电路元件，以实现量子比特。
2011-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Observation of Individual Josephson Vortices in YBCO Bicrystal Grain-boundary Junctions
在微波谐振器装置中，用4.4 GHz的低功率微波（rf）信号研究了YBCO双晶晶界结对0 - 10 Oe小直流磁场的响应。在某些直流磁场的微波损耗的峰值，观察到的结果从个人约瑟夫森涡流渗透到研究中的晶界结。该系统被建模为一个长的约瑟夫森结描述的sine-Gordon方程与适当的边界条件。实验数据和模型之间的定量协议已经获得。研究了直流磁场的磁滞效应，并将测量结果与计算结果进行了比较。
2000-03-06 cond-mat.supr-con
Paramagnetic effect in YBaCuO grain boundary junctions
用射频测量和扫描SQUID显微镜对YBaCuO晶界约瑟夫森结的磁响应进行了详细的研究。在一个名义上零场冷却制度，我们观察到一个顺磁响应在低外场为45度不对称晶界。我们认为，所观察到的现象的d-波序参量对称性的结果，并依赖于Andreev束缚态。
2003-06-29 cond-mat.supr-con
Josephson (001) tilt grain boundary junctions of high temperature superconductors
计算了高温超导体面内（001）倾斜晶界结的临界电流$I_c$。我们解决相应的电子状态的电子掺杂的铜酸盐，两个略有不同的空穴掺杂的铜酸盐，和一个极端欠掺杂的空穴掺杂的铜酸盐在每个半空间，并弱连接的两个半空间的镜面或随机准粒子隧穿。我们对待对称，直，和完全不对称的交界处的s-，扩展的s-，或d $_{x^2-y^2}$波序参量。对于随机晶界隧穿的对称结，我们的结果通常是一致的Sigrist-Rice形式的理想结已被用来解释“相敏”的实验组成的这种面内晶界结。对于对称结的镜面晶界隧穿，我们的结果依赖于费米面拓扑，但通常与Tsuei { \it et al.}的随机面模型相当一致。[Phys. Rev. Lett. { \bf 73}，593（1994）]。我们对电子掺杂铜酸盐的非对称结的研究结果与Sigrist-Rice形式一致。然而，我们对空穴掺杂铜氧化物的非对称结的研究结果表明，费米表面拓扑结构和隧穿过程的细节都非常重要，因此基于面内约瑟夫森结的“相敏”实验不如人们通常认为的那样确定。
2005-09-15 cond-mat.supr-con
Experimental test for subdominant superconducting phases with complex order parameters in cuprate grain boundary junctions
我们提出并实现了一个直接的实验测试次主导超导相与破坏的时间反演对称性的d波超导体。45度非对称晶界结的临界电流被证明是非常敏感的复杂的序参量在（110）表面和附近的磁性杂质的预测发病。在YBCO和Ni掺杂YBCO结的测量表明，在表面的对称性是一致的纯d波在所有温度下，限制的幅度和手性域结构的任何次显性对称分量。
2001-05-20 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
Electron Transport in High-Tc Superconducting Grain Boundary Junctions
本文给出了在r切蓝宝石上YBCO双晶结的直流、微波和磁测量结果。具有高电阻10-20 W和IcRN= 1-2 mV以及芯片上RNS约30%的容限的结允许创建具有低集成度的微波电路（芯片上多达10个结）。超导电流-相位关系的结的微波动力学符合sinj关系，优于5%，这清楚地表明了两个YBCO电极之间的隧道导电性。结果表明，临界电流密度与界面透明性的平方根有关，这与Andreev的束缚表面态超导电流输运理论相一致。本文讨论了高温超导体中d波型带隙序对高温晶界结电流输运特性的影响。
1999-11-02 cond-mat.supr-con
Critical Currents in Conventional Josephson Junctions With Grain Boundaries
据推测，Nb/Al-AlO $_x$ /Nb结中的临界电流的变化是由于系统中晶界的存在以及其它效应。基于此，我们研究了晶界对约瑟夫森结临界电流的影响。我们假设跳跃幅度依赖于原子间的距离，并推导出一个物理上真实的模型的距离依赖跳跃幅度。我们发现，晶界和相关的障碍的存在是负责一个非常大的下降，在临界电流相对于一个干净的系统。我们还发现，当隧道势垒存在时，由于隧道势垒附近的无序跳跃，晶界会导致临界电流的大幅变化。我们讨论了这些结果的适用性约瑟夫森结目前打算用于超导电子应用。
2021-10-12 cond-mat.supr-con
Degenerate ground state in a mesoscopic YBaCuO grain boundary Josephson junction
测量了对称45 ° YBaCuO晶界约瑟夫森结的电流-相位关系。已经观察到CPR与常规隧道结行为的实质性偏差：（i）临界电流作为温度T的函数，在温度T* 处呈现局部最小值。(ii)在T近似等于T* 时，CPR的第一谐波改变符号。(iii)对于T<T*，CPR的二次谐波与一次谐波相当，并且（iv）结的基态变得简并。结果与d波超导体间约瑟夫森结的微观模型符合得很好。
2001-06-05 cond-mat.supr-con
Transport and Noise Characteristics of Submicron High-Temperature Superconductor Grain-Boundary Junctions
我们研究了用电子束光刻法制备的亚微米YBCO双晶晶界结的输运和噪声特性。该结显示出对于低电压的增加的电导，这让人想起具有高透射率的势垒的约瑟夫森结。电压噪声谱主要由几个洛伦兹分量。在低温下，清晰的两级随机电报开关（RTS）信号是观察到的电压与时间的轨迹。我们已经调查了温度和电压的依赖性，无论是从统计分析的电压与时间的轨迹，并从适合的噪声谱的个别波动。清楚地观察到从隧穿到热激活行为的个别波动。实验结果支持势垒区载流子陷阱的模型。
2000-12-11 cond-mat.supr-con
DC superconducting quantum interference devices fabricated using bicrystal grain boundary junctions in Co-doped BaFe2As2 epitaxial films
在（La，Sr）（Al，Ta）O3双晶衬底上，用Co掺杂BaFe_2As_2外延薄膜制备了直流超导量子干涉器件（dc-SQUID）。18 x 8微米^2 SQUID环的电感估计为13 pH，包含两个3微米宽的晶界结。电压-通量特性明显呈现出周期性调制，在14 K时Δ V = 1.4微伏，而dc-SQUID的本征通量噪声在20 Hz以上为7.8 x 10^-5 fa 10/Hz ^[1/2]。较高的磁通噪声主要归因于双晶晶界的超导-正常金属-超导结性质导致的较小的电压调制深度。
2010-07-05 cond-mat.supr-con
Observation of Andreev bound states in bicrystal grain-boundary Josephson junctions of the electron doped superconductor LaCeCuO
在由电子掺杂铜氧化物超导体LaCeCuO制成的薄膜晶界约瑟夫森结的ab平面准粒子隧穿谱中观察到一个零偏压电导峰（ZBCP）。施加的磁场降低了零能量附近的谱权重，并将其非线性地移位到与Andreev束缚态（ABS）能量的多普勒频移一致的更高能量。对于所有的磁场，ZBCP与超导性的开始同时出现。这些观察结果强烈表明，ZBCP的结果从ABS在结界面处的形成，因此，有一个符号的变化，该化合物的超导序参量的对称性与d波对称性一致。
2004-12-13 cond-mat.supr-con
Soft nanostructuring of YBCO Josephson Junctions by phase separation
我们开发了一种新的方法来制备纳米尺度的双外延YBa_2Cu_3O（7-x）（YBCO）约瑟夫森结，使结的宽度下降到100 nm，同时避免了由于传统的图案化过程而导致的晶界界面的典型损伤。通过利用超导YBCO和绝缘Y2 BaCuO 5相之间的竞争在薄膜生长过程中，我们形成纳米尺寸的晶界结绝缘Y2 BaCuO 5矩阵证实了高分辨率透射电子显微镜。电输运测量给出了明确的迹象表明，我们接近探测晶界的固有特性。
2011-12-13 cond-mat.supr-con
Fabrication of grain boundary junctions using NdFeAs(O,F) superconducting thin films
本文报道了在取向差θ_GB=6°、12°、24°和45°的[001]倾斜MgO双晶衬底上生长NdFeAs（O，F）薄膜，并研究了其晶间和晶内输运性质。X射线衍射研究证实，我们所有的NdFeAs（O，F）薄膜的MgO双晶外延生长。晶间临界电流密度Jc与θ GB的关系表明，与Co掺杂的BaFe_2As_2和Fe（Se，Te）不同，其随θ GB的衰减是相当显著的。作为该结果的可能原因，氟可能优先扩散到晶界区域并侵蚀晶体结构。
2018-07-10 cond-mat.supr-con
Induced paramagnetic states by localized $π$-loops in grain boundaries
最近对高温超导体的实验表明，在晶界（GB）处存在顺磁行为。这种顺磁性可以归因于非常规d波诱导的$π$结的存在。通过将GB建模为$π$和常规约瑟夫森结的阵列，我们确定了顺磁行为发生的条件。
2003-03-11 cond-mat.supr-con
Observation of Bound Surface States in Grain Boundary Junctions of High Temperature Superconductors
我们已经进行了详细的研究，从高温超导YBCO，BSCCO，LSCO，和NCCO制造的双晶晶界结（GBJ）的隧穿光谱。在所有实验中，隧穿方向是沿着CuO平面。除NCCO外，对于所有材料，观察到显著的零偏压电导峰，其随着温度的升高而减小，并且在临界温度处消失。这些结果可以解释由一个占主导地位的d-波对称性的序参量的存在下，导致零能量Andreev束缚态在表面和界面的高温超导体。NCCO的ZBCP的情况下是一致的，在这种材料中的对电位的主导S波对称性。通过施加磁场，观察到的光谱权重到有限能量的非线性位移与最近的理论预测定性一致。
1998-05-13 cond-mat.supr-con
Superconducting NdCeCuO Bicrystal Grain Boundary Josephson Junctions
研究了在取向差为24 °和36.8 °的SrTiO双晶衬底上制备的对称[001]倾斜NdCeCuO双晶晶界约瑟夫森结（GBJ）的电输运性质。NdCeCuO-GBJ的超导性能与由空穴掺杂高温超导体（HTS）制成的GBJ的超导性能相似。临界电流密度Jc随着取向差角的增大而显著减小。临界电流Ic和正常电阻Rn（在4.2 K下约0.1 mV）的乘积与间隙电压相比很小，并且很好地符合从空穴掺杂HTS制造的GBJ发现的通用标度律（IcRn与Jc的平方根成比例）。这表明，序参量的对称性，这很可能是不同的电子和空穴掺杂的高温超导体对对称的[001]倾斜GBJ的特性几乎没有影响。
1998-04-15 cond-mat.supr-con
Andreev bound states at a cuprate grain boundary junction: A lower bound for the upper critical field
我们研究了电子掺杂铜氧化物La $_{2-x}$ Ce $_{x}$ CuO $_4$在磁场高达$B=16 $ T，垂直于CuO $_2$层的平面准粒子隧穿薄膜晶界结（GBJ）。在超导态的微分电导显示了零偏压电导峰（ZBCP），由于零能量表面Andreev束缚态。随着温度的升高，当B=0时，ZBCP在临界温度$T_c\approx29 $ K处消失;当B=16 T时，ZBCP在临界温度$T=12 $ K处消失。由于ZBCP与超导态的宏观相位相干性有关，我们认为ZBCP在场$B_{ZBCP}(T)$处的消失必须发生在超导体的上临界场$B_{c2}(T)$以下.我们发现$B_{ZBCP}(0) \approx 25 $ T至少比以前估计的$B_{c2}(0)$高2.5倍。
2007-09-18 cond-mat.supr-con
Quantum tunneling between paramagnetic and superconducting states of a nanometer-scale superconducting grain placed in a magnetic field
研究了置于磁场中的纳米超导颗粒在超导态和顺磁态之间的量子隧穿过程。该晶粒被认为是通过隧道结耦合到一个正常的金属接触，起到了自旋库的作用。用瞬子方法求出了量子隧穿过程的几率，并用外加磁场、超导晶粒的序参量和晶粒与金属接触之间的隧穿结的电导来表示。
2002-08-07 cond-mat.supr-con
Three-Axis Vector Nano Superconducting Quantum Interference Device
介绍了一种三轴矢量纳米超导量子干涉仪（nanoSQUID）的设计、实现和性能。它由三个相互正交的SQUID纳米环组成，可以区分放置在特定位置的单个纳米颗粒的矢量磁矩的三个分量。该器件基于Nb/HfTi/Nb约瑟夫森结，线宽为$\sim 250$ nm，内环面积为$600 \times 90$ nm $^2$和$500 \times 500$ nm $^2$。在温度$T=4.2$ K，外部磁场高达$\sim 50$ mT的操作证明。实验磁通噪声低于$\sim 250$ ${\rm n}Φ_0/\sqrt{\rm Hz}$的白噪声限制和减少的维度导致总计算的自旋灵敏度的$\sim 630$ $μ_{\rm B}/\sqrt{\rm Hz}$和$\sim 70$ $μ_{\rm B}/\sqrt{\rm Hz}$的平面内和平面外的矢量磁矩的分量，分别。潜在的研究个别纳米磁体的三维特性的设备进行了讨论。
2016-06-23 cond-mat.supr-con
Importance of grain boundary Josephson junctions in the electron-doped infinite-layer cuprate superconductor Sr$_{1-x}$La$_x$CuO$_2$
用脉冲激光沉积法生长了电子掺杂的无限层超导体SrPDMATHABMM LaPDMATHABMN CuO $_2$（$x = 0.15$）的晶界双晶约瑟夫森结。BaTiO $_3$缓冲的$24\,^\circ$ [001]-倾斜对称SrTiO $_3$双晶用作衬底.在4.2K的温度下，通过电输运测量研究了库珀对（CP）和准粒子（QP）隧穿. CP隧穿表明，在4.2K时，电子掺杂铜酸盐具有非常高的临界电流密度，为$j_c > 10^3\,$ A/cm $^2$.热激活相滑移被观察到的耗散机制接近的转变温度。平面外磁场$H$显示出非常规则的类似Fraunhofer的$j_c(H)$图案以及Fiske和磁通流共振，两者都产生$3.1\cdot10^6\,$ m/s的Swihart速度。此外，我们还用量子隧穿谱研究了超导带隙。间隙被发现是V形的外推的零温度能隙$Δ_0 \approx 2.4\,$ meV。没有观察到零偏压电导峰。
2011-11-30 cond-mat.supr-con
Self-generated magnetic flux in YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-x}$ grain boundaries
本文将$_2$超导薄膜中的晶界看作是约瑟夫森结，其临界电流密度$j_c(x)$沿结交替变化。一个自生磁通量处理分析和数值几乎周期性分布的$j_c(x)$。我们得到了一个磁通量模式类似的一个最近观察到的实验。
2000-06-14 cond-mat.supr-con
Fractional Josephson vortices at YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-x}$ grain boundaries
本文对$_2$ CuPDMATHABMO O $_{7-x}$超导薄膜中45 ° $^{\circ}$ [001]倾斜晶界的磁通量分布进行了数值模拟。晶界被视为约瑟夫森结的临界电流密度$j_c(x)$沿结交替。我们证明了周期和随机$j_c(x)$的分数通量量子约瑟夫森涡旋的存在。提出了一种从实验通量图中提取分数涡的方法。
2001-01-08 cond-mat.supr-con
Microwave surface resistance in superconductors with grain boundaries
本文从理论上研究了层状晶界超导体的微波场分布、损耗和表面阻抗。在本理论中，我们采用双流体模型来描述晶粒内的输运电流，而采用约瑟夫森结模型来描述跨晶界的穿隧电流。结果表明，超导体的表面电阻$R_s$与晶界处的临界电流密度$J_{cj}$呈非单调关系，含晶界超导体的表面电阻$R_s$可以小于不含晶界的理想均匀超导体的表面电阻$R_{s0}$.
2005-01-11 cond-mat.supr-con
Nb nano superconducting quantum interference devices with high spin sensitivity for operation in magnetic fields up to 0.5\,T
研究了基于Nb薄膜和HfTi势垒的过阻尼约瑟夫森结的微带型亚微米直流超导量子干涉器件的电输运和噪声特性。SQUID被设计用于在垂直于衬底平面施加的中间磁场$B$（数十mT）中操作时的最佳自旋灵敏度$S_μ^{1/2}$。我们迄今为止最好的SQUID可以在高达$B\approx\pm50\,\rm{mT}$的磁场中连续工作，均方根磁通噪声$S_{Φ,\rm w}^{1/2}\leq250\,\rm{nΦ_0/Hz^{1/2}}$处于白噪声状态，自旋灵敏度为$S_μ^{1/2}\leq29\,\rm{μ_B/Hz^{1/2}}$。此外，我们证明了在通量$S_{Φ,\rm w}^{1/2}\approx680\,\rm{nΦ_0/Hz^{1/2}}$和电子自旋$S_μ^{1/2}\approx79\,\rm{μ_B/Hz^{1/2}}$中具有高灵敏度的$B=0.5\,\rm{T}$中的操作。我们讨论了进一步提高nanoSQUID性能的策略。
2013-04-29 cond-mat.supr-con
Observation of mesoscopic conductance fluctuations in YBaCuO grain boundary Josephson Junctions
在高临界温度超导体（HTS）晶界结中，可重复地观测到低温下法向电阻R_N的磁涨落。我们把它们归因于在窄通道中的介观输运穿过晶界线。无量纲能量似乎是相关的能量标度。我们的研究结果对高温超导晶界的准粒子弛豫和相干输运具有重要意义。
2006-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
The Critical Current Density of SNS Josephson Junctions and Polycrystalline Superconductors in High Magnetic Fields
我们研究了SNS约瑟夫森结（JJ）和晶界模拟为约瑟夫森型平面缺陷的多晶超导体的场临界电流密度Jc（B），无论是解析还是通过计算时间相关的金兹伯格-朗道（TDGL）模拟在2D和3D。对于非常窄的SNS JJ，我们推导出Jc（B）的解析表达式，据我们所知，这是JJ在整个场范围内直到有效上临界场的Jc（B）的第一个高场解。他们概括了著名的（低场）指数结厚度依赖Jc从德Gennes，经常使用的约瑟夫森关系。我们扩展了新的解析表达式来描述更广泛的结，并确认其有效性使用TDGL优化高场应用。它们解释了在高温超导体中发现的Jc（B）的B^{-0.6}场依赖性，以及在许多低温超导体中广泛发现的Kramer依赖性和逆幂律晶粒尺寸。
2021-10-05 cond-mat.supr-con
Mesoscopic conductance fluctuations in YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-δ}$ grain boundary Junction at low temperature
YBCO晶界约瑟夫森结的磁导率在低温下表现出介观起源的涨落。的交界处的形态表明，运输发生在狭窄的通道中的晶界线，具有大的无功能量。然而，当电压增加到约20倍的标称超导能隙量级的无功能量时，测量的波动幅度下降得相当缓慢。我们的研究结果表明，即使在高非平衡条件下，超导和准粒子电流的结传导共存。模型计算证实了准粒子弛豫在温度高达3开尔文的减少的作用。
2009-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
The Critical Current Density of an SNS Josephson-Junction
在高磁场中通过超导体的临界电流密度（Jc）由材料的夹杂物和微结构控制，所述夹杂物和微结构保持磁通子静止以保持电阻为零，并且使用Ginzburg-Landau（G-L）理论来描述。虽然超导-正常-超导（SNS）约瑟夫森结（J-Js）的Jc的函数形式在低场极限下是已知的，包括结的局部性质，并且在许多系统中已经被实验证实，但是在高场下J-Js的Jc没有一般的解。标度律描述的功能形式（磁场，温度和应变的依赖性）的Jc多晶超导体在高场，但不包括当地的晶界属性。它们是通过考虑孤立的钉扎位点，在临界磁通无论是脱钉或自由磁通剪切过去钉扎磁通作为磁通线晶格的一部分。然而，可视化的解决方案的时间依赖金兹伯格-朗道（TDGL）方程的多晶材料表明，磁通穿过超导体沿晶界流动。在这里，我们推导出清洁和肮脏的限制分析方程的SNS J-Js在高领域，并验证它们使用计算解决方案TDGL理论。我们认为SNS J-Js是多晶材料中晶界的基本构建块，因为它们提供了通量流动通道。J-Js描述提供了一个数学框架，其中包括标度律的效用以及我们对超导流动障碍的微观理解，并有助于确定可以改善高磁场应用中使用的低温多晶超导体的晶界工程。
2013-11-24 cond-mat.supr-con
Magnetic Field Induced Charging Effects in Josephson Junction Arrays
在无序约瑟夫森结阵列的三维模型中，考虑了磁场诱导的电极化的强度和有效结电容的相应变化。在某个阈值电场（约瑟夫森网络临界场附近），有效结电荷和相关电容分别达到最大值和改变符号。在人工制备的超导晶粒阵列中观察预测效果的可能性进行了讨论。
1998-07-08 cond-mat.supr-con
Degenerate ground state and anomalous flux hysteresis in an YBa2Cu3O7 grain boundary r.f. SQUID
我们报告的磁通磁滞曲线和陷阱磁通分布在YBa 2Cu 3 O 7射频测量。SQUID包含两个平行的紧密间隔的晶界约瑟夫森结。从T = 15 K到30 K的通量分布的加宽之后是在T = 35 K处的分叉，其对应于简并基态。在T ~ 40 K以上，分岔消失，磁通分布明显变窄，磁滞曲线出现小的二次回线。这种行为可以定性建模，如果我们假设一个温度依赖的二次谐波项的结的电流相位关系。
2004-03-21 cond-mat.supr-con
Andreev reflection in layered structures: implications for high T_c grain boundary Josephson junctions
研究了层状各向异性正常金属/超导体（N/S）系统中的Andreev反射，当S中的能隙Δ相对于费米能E_F不可忽略时，因为它可能发生在高临界温度超导体（HTS）中.我们发现，在这些限制的逆反射，这是一个基本特征的Andreev反射，被打破修改敏感的S/N界面的传输。我们讨论了高温超导约瑟夫森结中的超导电流和S-N接触中的中隙态的结果
2000-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
What limits supercurrents in high temperature superconductors? A microscopic model of cuprate grain boundaries
高温铜氧化物超导体的界面性质一直是人们关注的焦点，并且在约瑟夫森结、超导电缆和微波电子学中起着重要的作用。特别是，在高Tc导线和带材中可实现的最大临界电流是众所周知的，受限于晶界的存在，晶界是具有错误取向的晶轴的微晶之间的失配区域。在单个人工制造晶界的研究中，已经观察到晶界结的临界电流Jc与取向差角成指数关系。到目前为止，对这种明显的普遍行为的微观理解一直缺乏。我们在这里提出的结果的微观评价的基础上建设的全三维YBCO晶界的分子动力学。利用这些结构，我们计算了具有晶界的d波超导体的有效紧束缚哈密顿量。临界电流，然后示出遵循指数抑制与晶界角。我们确定了建立的电荷不均匀性作为抑制超电流的主导机制。
2009-12-21 cond-mat.supr-con
Feasibility of biepitaxial YBaCuO Josephson junctions for fundamental studies and potential circuit implementation
我们提出了各种概念和实验程序，以产生双外延YBaCuO晶界约瑟夫森结。器件特性有一个有趣的现象，部分与“pai循环”的可能影响有关。我们的结和超导量子干涉器件的性能表明在双外延技术的显着改善。此外，我们提出了用于制造电路的方法，其中“0-”和“双回路”可控地位于同一芯片上。
2000-10-09 cond-mat.supr-con
A scalable, tunable qubit, based on a clean DND or grain boundary D-D junction
弹道DND或晶界D-D结的独特性质，包括具有“上”和“下”状态之间可调势垒的双简并基态以及非量子化自发磁通量，使其成为固态量子位的良好候选者。量子“自旋”变量的作用是通过结上的平衡超导相位差的符号来起作用的，它在平衡时自发超电流流动的方向上被揭示出来。设计特定的同时操作与几个集成量子位的可能性进行了讨论。
1999-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Structural and electrical transport properties of superconducting Au{0.7}In{0.3} films: A random array of superconductor-normal metal-superconductor (SNS) Josephson junctions
The structural and superconducting properties of Au{0.7}In{0.3} films, grown by interdiffusion of alternating Au and In layers, have been studied. The films were found to consist of a uniform solid solution of Au{0.9}In{0.1}, with excess In precipitated in the form of In-rich grains of various Au-In phases (with distinct atomic compositions), including intermetallic compounds. As the temperature was lowered, these individual grains became superconducting at a particular transition temperature (Tc), determined primarily by the atomic composition of the grain, before a fully superconducting stat…
2001-10-15 cond-mat.supr-con
Enhancement of Andreev reflection by spin polarization in out-of-equilibrium ferromagnet-superconductor junctions
本文报道了Nb/Al/Gd/Al/Nb结的输运测量结果。大块钆是一种弱极化铁磁体（5-7%），以颗粒形式（超顺磁体）存在于结中。我们表明，Andreev反射强烈增强的弱极化，通过施加外部磁场。提出了一个新的模型，占这种效果。运输描述的“热”的载体，经历塞曼分裂由于自旋极化背景。Landauer公式为$G=(4e^2)/h A(h_b)$，$h_b$为晶界处的交换场，A（E）为Andreev电流系数，对于电阻结，其随E增加。
1999-01-07 cond-mat.supr-con
Dissipation and quantum phase transitions of a pair of Josephson junctions
本文研究了一个由介观超导颗粒和两个宏观超导电极通过约瑟夫森结耦合而成的模型系统。我们重点关注电阻分流和颗粒内超导正常电荷弛豫引起的欧姆耗散效应。随着温度的降低，这种行为从非耦合的约瑟夫森结（类似于前面分析的情况）过渡到强相互作用结。交叉温度与颗粒的能级间距有关，并且具有从颗粒的逃逸时间的倒数的数量级。在零温极限下，双结系统呈现出五种不同的量子相，其中包括一种新颖的超导态，它在晶粒上具有局域化的库珀对，但由于库珀对共隧穿过程，导致了引线之间的相位相干。与单个结相反，从完全超导到完全正常相的过渡被发现是由一个中间耦合不动点控制的，该不动点的临界指数随着电阻的变化而连续变化。通过两个组件的正弦-戈登模型和相关的库仑气体，提供有效的低温描述在弱和强约瑟夫森耦合限制的模型进行了分析。复杂的相图与两组分sine-Gordon模型的对称性一致，包括弱到强耦合对偶性和置换三重性。实验结果的结果和潜在的影响超导正常过渡的细线和薄膜进行了简要的讨论。
2003-02-24 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Effect of Josephson junction parameter spread on the performance of SQUID arrays
本文通过数值模拟研究了Josephson结参数离散对一维SQUID阵列电压调制深度的影响，发现调制深度随离散增大而减小，并受结数量和电感加速，但对热噪声鲁棒。
2025-08-11 cond-mat.supr-con
Coulomb Effects in Nanoscale SINIS Junction
我们研究了由一个小的正常晶粒连接的两个超导体系统。我们考虑了颗粒上的库仑相互作用对约瑟夫森效应的修正。通过结的相干电荷输运被库仑排斥抑制。可选的栅电极可以放松电荷阻挡并增强导致单个库珀对晶体管效应的电流。研究了超导体的临界电流和在正常晶粒中由接近超导体引起的微间隙的温度依赖性。温度和库仑相互作用抑制临界电流和最小间隙，但它们的相互作用可能导致非单调的，甚至折返的温度依赖性。
2004-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Reentrant AC magnetic susceptibility in Josephson-junction arrays: An alternative explanation for the paramagnetic Meissner effect
在高$T_{C}$颗粒超导体中测得的顺磁迈斯纳效应（PME）归因于颗粒间存在$π$结。在这里，我们提出的测量复杂的交流磁化率从二维阵列的传统（非$π$）Nb/Al/AlOx/Nb约瑟夫森结。我们测量了作为温度$T$、激励场的AC振幅$h_{AC}$和外部磁场$H_{DC}$的函数的磁化率。实验表明，强的顺磁贡献的多结环，这表明在低温下作为一个折返筛选本身，为值的$h_{AC}$高于50 MoE。一个高度简化的模型，基于一个单一的循环，包含四个结，占这种顺磁的贡献和参数范围内，它出现。该模型提供了一种不涉及$π$ -连接的PME的替代解释。
1999-10-06 cond-mat.supr-con
Resolving the effects of frequency dependent damping and quantum phase diffusion in YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-x}$ Josephson junctions
本文报道了高临界温度超导体约瑟夫森结的相动力学研究。采用低损耗衬底实现了亚微米尺度的$_2$（YBCO）晶界（GB）双外延结，并通过输运测量与蒙特卡罗模拟的比较分析了它们的损耗.可以使用基于两个品质因子的模型来拟合结的行为，这导致频率依赖性阻尼。此外，我们的设备可以被设计为具有库仑能量的量级的约瑟夫森能量。在这个不寻常的能量范围内，相位离域强烈影响设备的动力学，促进过渡到量子相位扩散制度。我们研究的签名，这样的转变相结合的蒙特卡罗模拟的结果与设备的参数，临界电流和低电压电阻$R_0$的温度行为的分析。
2013-06-29 cond-mat.supr-con
Electronic Transport through YBCO Grain Boundary Interfaces between 4.2 K and 300 K
在4.2 ~ 300 K温度范围内测量了YBCO晶界隧道结的电流感生耗散。发现45 °（100）/（110）结的电阻随温度从100 K升高到300 K线性下降4倍。在超导转变温度Tc处，正常态和超导态的晶界电阻外推到相同的值。
2003-11-19 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
