Focused-ion-beam-induced deposition of superconducting nanowires
以羧基钨(W(CO)6)为前驱体,采用离子束诱导沉积技术,以镓为聚焦离子束,合成了临界温度为5.2 K的超导纳米线。薄膜是无定形的,W、C和Ga的原子浓度分别为约40%、40%和20%。从不同外加磁场下的电阻率数据中推导出零开尔文值的上临界场和相干长度分别为9.5 T和5.9 nm。在3 K时,临界电流密度为Jc= 1.5 × 10^5 A/cm 2。该技术可用作超导器件的无模板制造方法。
2004-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
High Kinetic Inductance Microwave Resonators Made by He-Beam Assisted Deposition of Tungsten Nanowires
我们评估的混合微波谐振器的性能相结合的溅射铌薄膜与钨纳米线生长与氦束诱导沉积技术。根据生长条件,纳米线具有典型的宽度$w\in[35-75]$ ~nm和厚度$t\in[5-40]$ ~nm。我们观察到一个高的正常状态电阻$R_{sq}\in [65-150]$ $Ω/sq$,它与一个临界温度$T_c\in[4-6]~K$一起确保了高的动态电感,使谐振器强非线性。在低温下制作了集总和共面波导谐振腔,并在$4.5$ ~GHz的低光子区测量了其内部品质因数,最高可达$3990$。分析了线长、温度和微波功率的依赖关系,我们提取了$L_K\approx15$ pH/sq的W纳米线的动力学电感,其是几何电感的250倍,并且在$4.5$ ~GHz处的克尔非线性高达$K_{W,He}/2π=200 \pm 120$ ~Hz/光子。因此,用氦聚焦离子束制成的纳米线是用掩模和无抗蚀剂直接写入工艺设计紧凑、高阻抗、超导环境的通用对象。
2019-03-14 cond-mat.mes-hall
Compositional and Magnetic Characterisation of Oblique Co and Fe Nanowire Structures Fabricated Using Focused Electron Beam Induced Deposition
University of Glasgow(格拉斯哥大学);Forschungszentrum Jülich(于利希研究中心)
本文通过FEBID技术制备斜向纳米线结构,研究其组成和磁性变化,利用电子能损谱和偏轴电子全息术分析不同生长角度下的元素组成和磁感应强度,发现金属含量随斜向生长角度增加而减少,通过调节电子束参数可控制金属含量。
2026-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic Visualization of a Robust Electronic Response of Semiconducting Nanowires to Deposition of Superconducting Islands
在半导体纳米线和超导岛混合系统中Majorana端模的可视化和表征方面取得了重大进展之后,人们非常关注半导体和超导体之间掩埋界面处的电子结构的研究。该界面的性质和占据该界面的电子波函数的结构决定了其中感应的超导态的功能和拓扑性质。在这里,我们研究这个掩埋接口进行光谱映射的超导铝岛外延生长在砷化铟纳米线。我们发现意外的鲁棒性的混合系统的铝岛的直接接触不会导致任何变化的化学势的纳米线,也不会引起显着的能带弯曲在其附近。我们把这归因于表面态的存在,绑定到纳米线的小平面。在铝沉积之前也存在于裸纳米线中的这种表面状态钉扎费米能级,从而使纳米线对表面扰动有弹性。铝岛进一步显示库仑阻塞间隙和峰,其表示在InAs-Al界面处形成电阻性隧穿势垒。在低能量下,我们确定了一个潜在的能量势垒,进一步抑制通过界面的透射率。在裸露的半导体中,在表面态和积累层之间存在相应的势垒,以保持电荷中性。我们的观察阐明了InAs-Al界面的电阻性质和接近超导性的能力之间的微妙的相互作用,并调整超导体-超导体混合纳米线的化学势。
2019-11-18 cond-mat.mes-hall
Leakage of the Majorana quasiparticles in Rashba nanowire deposited on superconducting--normal substrate
最近的实验表明,在低维结构的末端实现马约拉纳准粒子的可能性。在这类系统中,自旋轨道耦合、超导性和磁场之间的相互作用导致拓扑非平凡相的Majorana束缚态的出现。在这里,我们研究的纳米线部分位于正常和超导的基础上,使用这种结构的微观模型和Bogoliubov-de ~Gennes技术。我们讨论了位于超导衬底上方的Majorana束缚态向正常材料上方泄漏的可能性。我们已经证明,这是可能的,只有一些特定的潜力,施加到正常的一部分。
2018-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanowire magnetic force sensors fabricated by focused electron beam induced deposition
我们证明了使用个人的磁性纳米线(NW),生长的聚焦电子束诱导沉积(FEBID),作为扫描磁力传感器。对纳米线的机械磁化率、热运动和磁响应的测量表明,纳米线具有高质量的弯曲机械模式和沿其长轴指向的强反磁化。总之,这些属性使纳米线优秀的传感器的弱磁场模式,证实了校准测量微米级载流导线和磁扫描探针图像的坡莫合金磁盘。FEBID在合成纳米线的组成、几何形状和生长位置方面的灵活性使其成为制造扫描探针的理想选择,该扫描探针专门设计用于成像磁化或电流密度的细微图案。
2019-11-03 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Frictional drag between superconducting LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ nanowires
我们报道了两个超导LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$纳米线之间的摩擦阻力测量。在这些实验中,通过一个纳米线的电流在附近电隔离的纳米线上感应出电压。摩擦阻力信号包含对称分量和反对称分量。反对称分量由驱动纳米线中的量子散粒噪声通过拖曳纳米线中的对称性破缺的整流而产生。拖曳电阻中的对称分量归因于在超导-正常转变期间驱动纳米线中的热噪声的整流。当一个正常的纳米线被用作拖动或驱动纳米线与其他纳米线超导时,观察到的对称分量的抑制。在正常拖曳纳米线和超导驱动纳米线之间不存在对称拖曳电阻表明在超导LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$纳米线中更高的电子-空穴不对称性,这是由LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$界面处的超导性的1D性质引起的。
2019-12-15 cond-mat.mes-hall
Using ultra-thin parylene films as an organic gate insulator in nanowire field-effect transistors
我们报道了纳米线场效应晶体管的发展,其特点是超薄聚对二甲苯薄膜作为聚合物栅极绝缘体。聚对二甲苯的室温气相沉积是使用原子层沉积在高温下制备的氧化物绝缘体的有吸引力的替代方案。我们讨论了我们定制的聚对二甲苯沉积系统,该系统专为在垂直放置在生长衬底上或水平放置在器件衬底上的III-V族纳米线上可靠和可控地沉积<100 nm厚的聚对二甲苯薄膜而设计。前一种情况下,共形涂层纳米线,我们用来生产功能$Ω$栅和栅全包围结构。这些器件在室温下的亚阈值摆幅低至140 mV/dec,开/关比超过$10^3$。对于栅极全包围结构,我们开发了一种新的制造策略,克服了以前的横向缠绕栅极纳米线晶体管的一些限制。最后,我们表明,聚对二甲苯可以沉积在化学处理的纳米线表面,一个功能一般不可能与氧化物产生的原子层沉积由于表面的“自清洁”效应。我们的研究结果突出了聚对二甲苯作为纳米级电子器件中替代超薄绝缘体的潜力,由于聚对二甲苯的良好生物相容性,其潜在应用扩展到纳米生物电子学。
2018-09-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
MBE Growth of Al/InAs and Nb/InAs Superconducting Hybrid Nanowire Structures
我们报道了在InAs纳米线上\textit{in situ}生长结晶Al和Nb壳层。采用分子束外延(MBE)技术,在Si(111)衬底上生长了纳米线。金属壳层通过电子束蒸发在金属MBE中沉积。高质量的超导体/半导体混合结构,例如Al/InAs和Nb/InAs,在可选通的约瑟夫森结和量子信息相关研究领域中是令人感兴趣的。系统地研究了适合于金属壳生长的沉积参数。在Al的情况下,衬底温度,生长速率和壳厚度被认为是。探索了Nb壳的衬底温度以及撞击沉积通量的角度。核-壳杂化结构的特征在于通过电子显微镜和X射线光谱。我们的研究结果表明,衬底温度是一个至关重要的参数,以使顺利的铝层的沉积。相反,Nb膜对衬底温度的依赖性较小,但受沉积角度的强烈影响。在200°C的温度下,Nb与InAs反应,溶解纳米线晶体。我们的调查结果在光滑的金属壳表现出无杂质和缺陷,结晶超导体/InAs接口。此外,我们发现超导体的晶体结构是不受堆垛层错存在于InAs纳米线。
2017-07-09 cond-mat.mes-hall
Electronic transport in double-nanowire superconducting islands with multiple terminals
我们表征原位生长的平行纳米线桥超导岛。磁场和温度依赖性的库仑阻塞峰测量跨不同对的纳米线端部是一致的子带隙状态扩展的混合平行纳米线岛。作为门可调,可通过多个终端和免费的准粒子中毒,这些纳米线显示承诺的实施几个建议,依赖于并行纳米线平台。
2022-03-17 cond-mat.mes-hall
Superconducting LaAlO3/SrTiO3 Nanowires
我们报告在LaAlO 3/SrTiO 3界面处产生的准一维纳米结构的超导性。使用导电原子力显微镜光刻从母体二维电子液体形成具有线宽w~10 nm的纳米结构。纳米线横截面与LaAlO 3/SrTiO 3中的超导相干长度(w<<xi~100 nm)相比是小的,将它们置于准1D状态。在Tc~200 mK以下的超导态中观察到了具有温度和有限电阻的宽超导转变。V-I曲线显示了超导纳米线的超导态和正常态之间的切换。超导状态下的四端电阻显示出对电流路径的不寻常的依赖性,变化多达一个数量级。
2012-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Precise in-situ tuning of a superconducting nanowire's critical current using high bias voltage pulses
提出了一种利用高偏压脉冲原位调节超导纳米线临界电流(或开关电流)和临界温度的方法。我们的主要发现是,随着脉冲电压的增加,纳米线的开关电流和临界温度表现出减少,最小值,然后增强。使用受控脉冲,超导纳米线的开关电流可以精确地设置为期望值。这些结果与原位透射电子显微镜成像相关,其中初始非晶纳米线通过高偏置电压脉冲转变为单晶纳米线。
2011-01-27 cond-mat.mes-hall
Majorana fermions in topological insulator nanowires: from single superconducting nanowires to Josephson junctions
研究了具有邻近效应的一维拓扑绝缘体(TI)纳米线中Majorana费米子束缚态的特征。计算了单根TI纳米线的相图和能谱,结果表明,当单根TI纳米线中含有0对、1对和2对Majorana费米子时,纳米线可以处于缠绕数为$W=0, \pm 1$和$\pm 2$的拓扑不变相.它还表明,拓扑绕组数,即,可以从由两个TI纳米线制成的约瑟夫森结装置的输运测量中提取TI纳米线中的马约拉纳费米子对的数目,而可以使用超导量子干涉装置(SQUID)设置提取缠绕数目的符号。
2017-03-04 cond-mat.mes-hall
Superconducting Vortices induced Periodic Magnetoresistance Oscillations in Single Crystal Au Nanowires
在本文中,我们表明,它是可能的,在金纳米线连接到超导电极诱导超导涡旋。金纳米线通过邻近效应获得超导电性。纳米线的微分磁阻在超过临界磁场时表现出随着磁场增加的均匀振荡,其周期为\phi 0/(2 \pir^2)(\phi 0 = h/2 e是超导通量量子,r = 35 nm是纳米线的半径)。我们证明,这些周期性的振荡是连续的生成和移动的涡旋在金纳米线的签名。
2011-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Weber blockade in superconducting nanowires
我们测量了短而窄的超导铝纳米线的临界电流与磁场的关系。在磁场的范围内,涡旋可以进入纳米线在一个单一的行,我们发现有规律的振荡的临界电流作为磁场的函数。发现振荡对应于向纳米线添加单个涡旋,纳米线上的涡旋数量在振荡的每个周期内保持恒定。这种效应可以被认为是韦伯阻塞,纳米线充当涡旋的量子点,类似于量子点中电子的库仑阻塞。
2014-06-26 cond-mat.mes-hall
Majorana fermions in superconducting nanowires without spin-orbit coupling
我们发现,如果外部磁场的方向沿纳米线旋转,可以存在于纳米线的邻近诱导的s波超导配对的限制马约拉纳费米子。该系统相当于具有Rashba型自旋轨道耦合的纳米线,其强度与场角的导数成正比。对于现实的参数,我们证明了一组永磁体可以使附近的纳米线到拓扑非平凡的阶段,本地化马约拉纳模式在其两端。不需要自旋轨道耦合,这为马约拉纳费米子系统的演示和设计开辟了一条新的途径。
2014-07-16 cond-mat.mes-hall
Chiral zero modes in superconducting nanowires with Dresselhaus spin-orbit coupling
使用手征分解,我们能够找到解析的零模式和条件,这样的模式存在于Kitaev阶梯模型和超导纳米线与Dresselhaus自旋轨道耦合。因此,我们能够计算在这些系统中的零模式的数量为任意给定的参数在半无限的极限。此外,我们发现,当适当的共振条件得到满足时,精确的零模式存在,甚至在有限系统中与通常的信念相反。
2014-11-17 cond-mat.mes-hall
Superconducting transition in Nb nanowires fabricated using focused ion beam
利用聚焦镓离子束(FIB)的制造技术,Nb纳米线的低温电性能的设备尺寸的演变已被检查在一个政权,其中交叉从约瑟夫森类绝缘行为是显而易见的。电阻-温度数据的物理宽度为100 nm的顺序的设备表现出抑制超导性,导致耗散行为,被证明是一致的激活低于Tc的相滑移。这项研究表明,通过利用镓杂质中毒的FIB引入到纳米线的外围,一个中心超导相滑移纳米线与子10 nm的尺寸可以工程内的纳米线的核心。
2010-03-29 cond-mat.mes-hall
Resistance of superconducting nanowires connected to normal metal leads
我们实验研究了超导纳米线连接到正常金属水库的低温电阻。我们发现,相当大一部分的纳米线是电阻性的,下降到最低温度测量,由于正常电流到超导的Andreev转换的固有边界电阻的指示。结果成功地分析了扩散超导体的动力学方程。
2004-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconductor-insulator transition in capacitively coupled superconducting nanowires
研究了具有增殖量子相位滑移的超导纳米线中超导体-绝缘体的量子相变。我们推导了一组耦合Berezinskiii-Kosterlitz-Thouless类重整化群方程,证明了其中一根导线中的量子相位滑移之间的相互作用由于在另一根导线中传播的等离子体模式的影响而得到修改。结果,在每个导线中的超导体-绝缘体相变不仅由其自身的参数控制,而且还由相邻导线的参数以及互电容控制。我们认为,超导纳米线与适当选择的参数可能会变成绝缘,一旦他们被带到足够接近对方。
2020-11-16 cond-mat.mes-hall
Majorana Fermions in Topological Superconducting Metallic Nanowires probed by a Superconducting Condensate
我们报告了几个低温实验支持的存在下,马约拉纳费米子的超导铅纳米线制造的扫描隧道显微镜。这些纳米线是由压痕过程产生的STM针尖和样品之间的连接桥梁。我们在这里表明,通过控制调谐的纳米线区域的几何形状,其中超导性是由施加的磁场限制,在这些情况下获得的电导曲线是拓扑超导性和马约拉纳费米子的指示。这种行为的最突出的特点是出现了零偏置峰的电导曲线,叠加在一个正常的金属和超导体之间的Andreev制度的电导的背景特性。当施加大于铅体临界场的磁场时,部分纳米线出现零偏压峰。这个场驱动其中一个电极进入正常状态,而另一个电极(尖端)在其顶点保持超导状态。同时,在纳米尺度的连接纳米线中出现了拓扑超导态。
2013-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Coulomb blockade and Bloch oscillations in superconducting Ti nanowires
准一维超导沟道中的量子涨落导致由$2π$引起的序参量的相位的自发变化,或者称为量子相位滑移(QPS),其表现为远低于薄超导纳米线的临界温度的有限电阻和微小超导纳米环中的持续电流的抑制。在这里,我们报告的实验证据表明,在电流偏置的超导纳米线相同的量子点过程是负责的绝缘状态-库仑阻塞。当暴露于RF辐射时,内部布洛赫振荡可以与外部RF驱动同步,导致在I-V特性上形成量化电流阶跃。这种效应源于约瑟夫森结和超导纳米线之间的量子对偶性--QPS结(QPSJ)。
2012-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Very Strong Superconducting Proximity Effects in PbS Semiconductor Nanowires
我们报道了利用PbS半导体纳米线和Pb0.5In0.5超导电极制备强耦合纳米混合超导结。在0.3 K时,最大超导电流可达15 μA,这是迄今为止在超导体-纳米线超导结中观察到的最高值。微波诱导的恒定电压阶跃的观察证实了真正的约瑟夫森耦合通过纳米线的存在。外磁场作用下临界电流的单调抑制也与窄结模型吻合得很好。开关电流的温度依赖性随机分布表现出从相扩散到热激活过程的交叉,随着温度的降低。这些强耦合纳米杂化超导结将有利于门可调谐超导量子信息器件的发展。
2016-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Current-phase Relationship, Thermal and Quantum Phase Slips in Superconducting Nanowires made on Scaffold Created using Adhesive Tape
超导纳米线中的量子相位滑移(QPS)是发展量子比特的一个新的候选者。理论上还预测,由于在拓扑结构不同的亚稳态之间的隧穿,QPS的发生显著地改变了导线的电流-相位关系(CPR)。我们目前的超导纳米线的微波响应的研究,以揭示其CPRs。首先,我们展示了一种简单的纳米线制造技术,基于市售的胶带,它允许从不同的金属制成薄的超导导线。我们比较了Mo $_{76}$、Ge $_{24}$和Al纳米线的电阻-温度曲线与经典和量子相滑移模型。为了描述这些纳米线的实验观察到的微波响应,我们使用McCumber-Stewart模型,这是广义的,包括经典或量子CPR。
2009-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
High Kinetic Inductance Superconducting Nanowire Resonators for Circuit QED in a Magnetic Field
我们提出了基于NbTiN纳米线的超导微波频率谐振器。纳米线的小横截面使涡流的产生最小化,使得谐振器对磁场有弹性。测量的内在品质因数在$6$ T平面内磁场中超过$2\times 10^5$,在$350$ mT垂直磁场中超过$3\times 10^4$。由于它们的高特性阻抗,这些谐振器预计开发的零点电压波动的一个数量级大于标准的共面波导谐振器。这些特性使得纳米线谐振器非常适合于需要与具有小电偶极矩的量子系统强耦合并需要磁场的电路QED实验,例如单量子点和双量子点中的电子。
2015-11-05 cond-mat.mes-hall
Reply on the comment on the paper "Superconducting transition in Nb nanowires fabricated using focused ion beam"
在这封信中,我们对A. Engel关于我们关于FIB制造的Nb纳米线的论文(参见第20卷(2009)Pag. 465302)。经过进一步的分析和实验验证,我们得出结论:与A.恩格尔
2010-03-29 cond-mat.mes-hall
Superconducting Nanowires as Nonlinear Inductive Elements for Qubits
我们报告了超导法布里-珀罗谐振器(SFPR)的微波传输测量,超导纳米线放置在超导波腹。当等离子体振荡被激发时,超电流被迫流过纳米线。谐振器-纳米线器件的微波传输表现出非线性谐振行为,显著依赖于超电流振荡的幅度。我们表明,这种幅度依赖的响应是由于非线性的电流相位关系(CPR)的纳米线。的Duffing振荡器,其中的纳米线作为一个纯粹的电感元件,在低温和低振幅的限制内的非线性振荡器模型内的结果进行解释。低品质因数样品在较高驱动功率下的共振峰处呈现“火山口”,这是由于耗散。在具有较高品质因数的样品中,我们观察到传输响应对频率扫描的滞后分叉行为。Duffing模型用于解释Duffing双稳态图。我们还提出了一个概念,基于超导纳米线的动力学电感依赖于电流的量子比特。
2010-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Te-doped selective-area grown InAs nanowires for superconducting hybrid devices
半导体纳米线已成为超导混合器件中的多功能组件,用于马约拉纳物理和量子计算。纳米线的输运性质可以通过场效应或掺杂来调节。我们研究了一系列的InAs纳米线的导电性已被修改的n型掺杂碲。除了电子显微镜的研究,电线也进行了检查,原子探针断层扫描,以获得有关Te原子的本地纳入的信息。发现Te原子主要聚集在纳米线的核心和{110}侧面的拐角处。传输测量也证实了n型掺杂的效率。作为一个示范性的混合器件,约瑟夫森结的制作使用纳米线作为弱连接。相应的测量结果表明,随着掺杂浓度的增加,临界电流明显增加。
2021-10-18 cond-mat.mes-hall
Synthesis, Characterization and Investigation of Electrical Transport in Metal Nanowires and Nanotubes
本论文致力于金属纳米线和纳米管的合成、表征以及电输运的研究。采用电化学沉积法在纳米多孔模板中制备了金属纳米线(Ni、Cu)和纳米管(Cu)。在合成前沿,电化学沉积方案被开发以实现单一结晶和管状纳米结构的合成。纳米结构的特征在于使用结构表征技术,如X射线衍射,扫描电子显微镜和透射电子显微镜。磁性纳米线的特点也使用VSM和SQUID磁强计。电输运测量在很宽的温度范围内(3 K-700 K)进行,以了解当电子平均自由程受到这些纳米结构的尺寸限制时,电子与声子、磁振子和表面的相互作用。在宽的温度范围内进行测量,以涵盖和研究磁性纳米线的情况下的铁磁到顺磁相变。我们观察到这些相互作用的系统标度和特征温度,如德拜温度(θ_R)和居里温度(T_C)作为直径的函数。我们还观察到,当我们从纳米线到金属纳米管时,这些相互作用是如何变化的。
2011-10-24 cond-mat.mes-hall
Josephson Current in Rashba-based Superconducting Nanowires with Geometric Misalignment
我们研究了两个Rashba基超导纳米线之间的几何错位的弱链接的性质。通过施加外部磁场,可以将系统驱动到拓扑非平凡区域。我们表明,约瑟夫森电流可以调制的幅度和符号,通过外加电场的变化,并显着,通过角度控制的自旋轨道锁定失配在纳米线的界面。所提出的设置与未对准的共面纳米线提供了积木配置的操纵通过几何控制的混合/分裂的界面态的相干输运。
2018-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anti-proximity Effect in Aluminum Nanowires
反邻近效应,其中超导纳米线中的超导性被抑制或削弱时,接触体超导电极,首先显示在Zn纳米线阵列中,通过外部磁场将电极从超导状态调谐到正常状态,已在单晶铝纳米线中得到证实。超导电极接触的单个铝纳米线在零磁场下的临界电流被发现明显小于正常电极的临界电流,这表明该效应不是磁场的结果。
2011-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Stimulated quantum phase slips from weak electromagnetic radiations in superconducting nanowires
研究了超窄超导纳米线在弱电磁辐射下的量子相位滑移率。超导体处于接近超导-绝缘转变的脏极限,在那里磁通粒子以强耗散运动。我们使用半经典的方法,并表明,外部辐射刺激量子相位滑移的概率显着增强。这有助于基于受激量子相位滑移现象设计一种新型的微波至亚毫米波辐射探测器。
2015-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Macroscopic Quantum Tunneling in Superconducting Junctions of β-Ag$_{2}$Se Topological Insulator Nanowire
报道了β-Ag $_{2}$ Se拓扑绝缘体(TI)纳米线与Al超导电极接触的超导结的制备和电输运性质。临界电流的温度依赖性表明,超导结属于短结和扩散制度。作为窄结的特征,临界电流随着磁场的增加而单调减小。开关电流的随机分布表现出宏观量子隧穿行为,在T = 0.8K之前都是稳定的。我们的观察表明,基于TI晶体管的约瑟夫森结可能是一个有前途的构建块的纳米混合超导量子比特的发展。
2017-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fractional Order Shapiro Steps in Superconducting Nanowires
为了研究准一维超导体中的锁相效应,我们将超导纳米线暴露于微波辐射下。当微波功率足够高时,伏安特性曲线中出现夏皮罗阶跃电阻分支。在0.9- 4GHz范围内的频率下,这些阶跃仅为整数阶。在更高的频率下,出现1/2、1/3、1/4甚至1/6阶的阶跃。我们使用多值电流相位关系(CPR)的纳米线的数值模拟这种行为。
2008-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Comment: Superconducting transition in Nb nanowires fabricated using focused ion beam
在最近的论文中,Tettamanzi等人(2009 Nanotechnology \bf{20} 465302)描述了使用聚焦离子束制造超导Nb纳米线。他们在低于$T_c$的热和量子相位滑移的框架内解释了他们的电导率数据。在下文中,我们将论证他们的分析是不适当和不完整的,导致矛盾的结果。相反,我们提出了一个解释的SN邻近模型内的数据。
2010-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Evanescent states and non-equilibrium in driven superconducting nanowires
研究了超导扩散纳米线在正常库之间电流输运的非线性响应。我们从理论上和实验上证明了存在两种不同的超导状态时出现的导线被驱动的平衡由一个外加偏压,称为全球和双峰超导状态。通过使用两个探针测量的导线,和测量的局域态密度与隧道探针的不同的状态。分析是在扩散超导体的准经典动力学方程的框架内进行的。
2012-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Demonstration of a superconducting nanowire microwave switch
纳米线集成到超导传输线作为一个单极单掷开关的功能被证明。该开关具有2至8 GHz的瞬时带宽,打开和关闭状态之间的隔离度超过10 dB。开关在闭合状态下不消耗功率,在断开状态下$\approx 15~\rm{nW}$消耗功率。打开和关闭状态之间的上升和下降响应时间约为$370~\rm{ps}$。
2019-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum charge diffusion in underdamped Josephson junctions and superconducting nanowires
在欠阻尼极限下研究了量子涨落对约瑟夫森结和超导纳米线电流-电压特性的影响。量子涨落引起库仑阻塞和超电流分支之间的跃迁,并且在高电阻环境的情况下可以显著地修改电流-电压特性的形状。由于相荷对偶性,我们的结果可以直接推广到相反的过阻尼极限。
2008-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Direct-write, focused ion beam-deposited,7 K superconducting C-Ga-O nanowire
以菲为碳基前驱体,采用镓聚焦离子束诱导沉积法制备了C-Ga-O纳米线。纳米线的电导率在低于300 K时是弱温度依赖性的,并且指示在低于Tc = 7 K时向超导状态的转变。我们测量了上临界场Hc ~ 2(T)的温度依赖性,估计零温临界场为8.8T。这种材料的Tc比任何其他直写纳米线(例如基于C-W-Ga的那些)的Tc高大约40%,从而扩大了制造在液氦温度以上超导的直写纳米结构的可能性
2010-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum phase slips and voltage fluctuations in superconducting nanowires
我们认为,量子相位滑移(QPS)可能会产生超导纳米线的非平衡电压波动。在低频率的限制,我们评估所有的累积量的电压算子服从泊松统计,并表现出幂律依赖于外部偏置。我们特别解决量子散粒噪声,功率谱$S_Ω$可能非单调地依赖于温度。在长线极限中,$S_Ω$随着频率的增加而减小,并且在超过$Ω$的阈值时在$T \to 0$处消失。我们的预测可以在未来的超导纳米线实验中直接得到验证。
2019-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Charge transport in a single superconducting tin nanowire encapsulated in a multiwalled carbon nanotube
用多探针测量方法研究了多壁碳纳米管包裹的单根超导锡纳米线的电荷输运性质。多壁碳纳米管保护锡纳米线免受氧化和形状碎片,因此使我们能够研究直径小至25 nm的稳定线的电子特性。通过氩离子刻蚀多壁纳米管可以调节Ti/Au电极与纳米线接触的透明度。大电流的应用导致接触处的局部加热,这反过来又抑制了超导性。
2011-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Microwave dynamics of high aspect ratio superconducting nanowires studied using self-resonance
我们研究了超高长径比(长/宽~ 5,000)超导氮化铌纳米线的微波阻抗。纳米线被制造成紧凑的曲折几何形状,其与50欧姆共面波导传输线的中心导体串联。样品的透射系数被测量到高达20 GHz。在高频率下,透射系数中的峰值被看到。数值模拟表明,这是沿着纳米线长度的半波谐振,其中纳米线充当高阻抗慢波传输线。这种共振为这些纳米线设置了作为电感元件的频率上限。拟合模拟到测量的谐振使得能够精确确定纳米线在谐振频率下的复薄层阻抗。实部是耗散的量度,而虚部由动态电感主导。我们表征的薄层电阻和薄层电感对温度和电流的依赖性,并比较最近的无序超导体的理论预测的结果。这些结果有助于理解基于超导纳米线的高频器件。它们还可能导致新型超导器件的发展,如超紧凑谐振器和慢波结构。
2016-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum Phase Slips in Superconducting Nanowires
我们已经测量了20多个超导纳米线的电阻与温度的关系,标称宽度从10到22 nm,长度从100 nm到1050 nm。随着横截面积的减小,导线显示出越来越宽的电阻转变。这些数据与一个同时考虑了接近Tc的热激活相滑移和低温下的量子相滑移(QPS)的模型吻合得很好,但与早期基于临界R_n/Rq的模型不一致。我们的测量提供了强有力的证据QPS在细超导导线。
2001-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dichotomy in short superconducting nanowires: thermal phase slippage vs. Coulomb blockade
准一维超导体或纳米线随着其直径的缩小而呈现出向非超导状态的转变。我们目前的测量超短纳米线(~40-190 nm长)在这个量子跃迁附近。所有处于超导相的导线的性质,即使是那些接近转变的导线,也可以用热激活的相位滑移来解释。纳米线在非超导相的行为符合介观正常金属导体相干输运的库仑阻塞理论。由此得出结论,量子跃迁发生在两个阶段之间:“真正的超导相”和“绝缘相”。没有发现中间的“金属”相。
2006-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Majorana Bound States in Proximity Junctions of Superconducting Nanowires with Dresselhaus Spin-orbit Coupling
理论研究了面内塞曼势和邻近诱导s波对势作用下具有Dresselhaus [110]自旋轨道耦合的纳米线的输运性质。在拓扑非平凡阶段,纳米线在其边缘处承载马约拉纳费米子,并且马约拉纳束缚态的数目等于传播通道的数目(Nc)。当我们将正常金属连接到超导体上时,这种马约拉纳束缚态穿透到脏的正常段并在那里形成Nc共振传输通道。我们表明,手征对称性的电子状态保护马约拉纳束缚态在零能量,即使在杂质的存在下。结果表明,正常纳米线/超导纳米线结的零偏压电导量子化为2 e2 Nc/h,与随机电位无关.
2014-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Bridging the gap between nanowires and Josephson junctions: a superconducting device based on controlled fluxon transfer across nanowires
超导电子学的基础可以大致分为两种技术:约瑟夫森结和超导纳米线。虽然约瑟夫森结(JJ)由于其高速和低功耗而仍然是主导技术,但最近提出的纳米线器件提供了诸如增益、高扇出和与CMOS电路的兼容性的改进。尽管有这些好处,但基于超导的电子器件在很大程度上限于二进制操作,器件在超导状态和由不受控制的热点动态控制的高阻抗电阻状态之间切换。与JJ不同,它们不能通过连续切换增加输出,并且它们的操作速度受到缓慢的热复位时间的限制。因此,需要一种中间器件,其具有纳米线的接口能力,但具有更快的、适度的响应,允许调制输出。在这里,我们提出了一个纳米线器件的基础上控制通量输运。我们表明,该设备是能够响应成比例的强度,其输入,不像其他纳米线技术。该器件可以被操作以产生具有可区分状态的多电平输出,其可以通过电路参数来调谐。实验结果和MEMS电路模拟之间的协议表明,该设备是经典的,可以很容易地设计的应用程序,包括使用作为一个多级存储器。
2018-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Electron correlation effects in superconducting nanowires in and out of equilibrium
一维纳米线与强自旋轨道耦合和邻近诱导的超导性被预测表现出拓扑超导性与凝聚态物质类似的马约拉纳费米子。在这里,非平衡格林函数的方法与广义Kadanoff-Baym anomaly的研究电子关联效应和它们的作用在拓扑超导相平衡和不平衡。电子相关效应被发现会影响关于零能量马约拉纳状态的瞬态签名,当超导纳米线受到外部扰动,如磁场淬火,激光脉冲激励,并耦合到偏置正常金属引线。
2021-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Gate-tunable superconducting quantum interference devices of PbS nanowires
报道了由半导体PbS纳米线和PbIn超导电极构成的门极可调超导量子干涉器件(SQUID)的制备和电输运性质。在垂直于纳米混合SQUID平面的磁场作用下,在T = 4.0 K的温度范围内,观察到SQUID中磁通量子化引起的临界电流的周期振荡。非正弦电流相位关系作为温度和栅极电压的函数,这是符合短和扩散结模型。
2015-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum fluctuations in ultranarrow superconducting nanowires
纳米线有效直径的逐步减小被应用于准一维铝结构中超导转变$R(T)$形状的跟踪演化。在纳米线与有效直径$\leq$ 15 nm的$R(T)$的依赖性是更广泛的比预测的模型的热激活相滑移。这种效应可以用序参量的量子涨落来解释。在最薄的样品中观察到负磁阻。实验结果与现有的理论模型是合理的协议。该效应具有普遍有效性,表明在一定尺度下超导体零电阻态的击穿。
2008-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum mechanics of superconducting nanowires
在连接到体超导引线的短超导纳米线中,量子相位滑移表现为线性(与非线性)相互作用的电荷系统。这个系统映射到周期势场中粒子的量子力学。我们表明,虽然具有高密度的相位滑移的状态是不是一个真正的绝缘体(的后果约瑟夫森隧道之间的铅),为一系列的参数,它的行为是这样的不可观测的小温度。我们还表明,量子相位滑移产生多个分支(带)的能量-电流关系和带间(“激子”)模式。
2008-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Photoinduced superconducting nanowires in Gd-Ba-Cu-O films
本文报道了用光掺杂法制备GdBa_2Cu_3 O {6.5}薄膜的高温超导线材。利用光学近场探针在室温下激发系统中的载流子。光生电子的捕获限定了CuO平面中的导电空穴的限制电位。空间分辨反射率测量显示光生纳米线为~ 250 nm宽。在电子捕获之前的电子扩散被认为是导致观察到的线的宽度的原因。
1998-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Suppression of superconductivity in nanowires by bulk superconductors
输运测量上的系统由夹在两个散装超导电极(锡或在)之间的锌纳米线阵列。结果发现,40 nm直径的Zn纳米线的超导电性被抑制完全或部分的超导电极。当电极被磁场驱动到正常状态时,纳米线又切换回超导状态。当两个超导电极中的一个被普通金属代替时,这种现象明显减弱。在直径等于和大于70 nm的线中没有观察到这种现象。
2005-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
High critical magnetic field superconducting contacts to Ge/Si core/shell nanowires
高临界场超导体和半导体纳米线之间的接触在拓扑量子线路的上下文中是重要的,其中超导性必须维持到高磁场。在这里,我们展示了栅极可调的超导NbTiN-Ge/Si核/壳的异质结NbTiN结。我们观测到的超电流的磁场高达800 mT。通过共隧穿量子点测量的诱导软超导能隙为220 μeV。为了提高接触的透明度,我们沉积一个铝夹层之前,NbTiN和观察系统的变化,在设备夹断电压与铝的厚度。我们通过观察铝与Ge/Si纳米线在180° C(普通电子束光刻胶的烘烤温度)下退火,告知未来的多步器件制造。
2016-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum phase fluctuations and density of states in superconducting nanowires
我们认为,序参量相位的量子涨落可能强烈地影响超导导线中的电子态密度(DOS)。我们证明,这种波动的效果是等效的量子耗散环境所形成的声音一样的等离子体模式沿导线传播。我们推导出一个非微扰的表达,充分考虑量子相位波动的超导纳米线的局部电子DOS。在任何非零温度下,这些涨落会抹去超导能隙附近DOS中的平方根奇异性,并在亚能隙能量下产生准粒子态。此外,在足够大的值的线阻抗,这种奇异性被抑制到$T=0$,在这种情况下,DOS趋于零,在子间隙能量和表现出的幂律行为以上的间隙。我们的预测可以在超导纳米线的隧穿实验中直接得到验证。
2017-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con