Percolative supercurrent in superconductor-ferromagnetic insulator bilayers
本文研究了Al/EuS超导-铁磁绝缘体双层膜，发现其超流输运超过平均顺磁极限，并归因于相干长度远大于磁畴尺寸时自旋平均导致的逾渗超流机制。
2025-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
$4π$-periodic supercurrent tuned by an axial magnetic flux in topological insulator nanowires
拓扑绝缘体（TI）纳米线与传统超导体相邻被提出作为实现拓扑超导性和马约拉纳零模（MZM）的可调谐平台。使用轴向磁通量$Φ$来完成调谐，其允许将系统从$Φ=0$处的平凡变换到当半个磁通量量子$Φ_0/2$穿过导线的横截面时的拓扑非平凡。在这里，我们探讨了预期的拓扑转变在TI线为基础的约瑟夫森结作为磁通量的函数，通过探测的$4π$周期分数的超导，这被认为是一个指标的拓扑超导性。我们的数据表明，这种$4π$ -周期性的超电流是在较低的磁场主要是平凡的起源，但在磁场以上的$\simΦ_{0}/4$拓扑$4π$ -周期性的超电流接管。
2021-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnon spin current induced by triplet Cooper pair supercurrents
在铁磁绝缘体和超导体之间的界面处，两种材料的自旋之间存在耦合。我们发现，当三重态库珀对携带的超电流流过超导体时，耦合在相邻的铁磁绝缘体中感应出磁振子自旋电流。这种效应主要是由与铁磁绝缘体同向极化的库珀对决定的，因此电荷和自旋超电流产生类似的结果。我们的发现展示了一种将库珀对超电流转换为磁振子自旋电流的方法。
2021-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Supercurrent reversal in Zeeman-split Josephson junctions
研究Zeeman分裂超导体与正常金属构成的Josephson结，发现低温下电流在特定相位差处反转，并提出通过调节Rashba自旋轨道耦合电控该相位差的新方法。
2023-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
(De)confinement of supercurrent in Z_2 Topological Insulators
研究了具有U_em（1）× U_z（1）（电磁和自旋）规范对称性的Z_2拓扑绝缘体中的超电流流动.当U_z（1）被破坏时，无耗散电流仍可能局部流动，但不存在净电荷转移，即，电流受到限制。在石墨烯的Kane-Mele模型中，这种束缚-解除束缚（超导）转变是由Rashba自旋-轨道相互作用驱动的，它打破了U_z（1）。
2010-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con hep-th
Josephson supercurrent in a topological insulator without a bulk shunt
在三维拓扑绝缘体Bi 1.5Sb 0.5Te 1.7Se 1.3中引入了约瑟夫森超导电流。我们表明，在Bi 1.5Sb 0.5Te 1.7Se 1.3剥离薄片的运输是由表面状态和体电导率可以忽略不计的温度下，我们研究的邻近诱导超导。我们在几个Bi 1.5Sb 0.5Te 1.7Se 1.3薄片上制备了宽度为40 nm量级、长度为50 ~ 80 nm量级的约瑟夫森结，并测量了低至30 mK的温度。夫琅和费模式明确地揭示了超电流是约瑟夫森超电流。测量的临界电流可重复地观察到不同的设备和多次冷却后，和临界电流对温度的依赖性，以及磁场可以很好地解释扩散输运模型和几何效应。
2014-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Towards searching for Majorana fermions in topological insulator nanowires
发展一种门可调、可扩展、拓扑可保护的超电流量子比特并将其集成到量子线路中对于量子信息技术和拓扑现象领域的应用至关重要。在这里，我们建议，纳米混合超导晶体管，超导量子类似物的晶体管，由拓扑绝缘体纳米线将是一个有前途的平台，前所未有的控制超电流的大小和电流相位关系，通过施加电压的栅极电极。我们相信，我们的实验设计将有助于探测拓扑绝缘体纳米线中的Majorana态，并建立拓扑超流量子比特的固态平台。
2019-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spontaneous supercurrent and $ϕ$0 phase shift parallel to magnetized topological insulator interfaces
采用Keldysh-Eilenberger方法，我们从理论上研究了由三维拓扑绝缘体表面态构成的均匀面内磁化超导界面上自发超电流的产生和$ϕ$ 0相移的出现.我们考虑两个弱耦合均匀磁化的超导表面，其中s波超导体之间的宏观相位差可以通过外部控制。我们发现，取决于磁化强度和方向上的每一方，由于$ϕ$ 0-状态的自发超电流平行于界面的交界处的位置。计算结果表明，当电流分量的相位差接近于$π$时，电流分量的相位关系为非正弦，从而产生最大的自发超电流.我们还研究了界面处的Andreev亚能隙通道，并表明通过态密度研究可以揭示表面态中的自旋-动量锁定现象。最后，我们讨论了我们的研究结果的现实实验意义。
2017-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Evolution of Pair Correlation Symmetries and Supercurrent Reversal in Tilted Weyl Semimetals
研究了具有倾斜色散关系的弹道外尔半金属系统中超导对关联的有效对称性分布和电荷超电流的流动。利用微观方法在弹道制度，从两个相反的赝自旋和等赝自旋声子介导的相反自旋电子-电子耦合，我们计算的反常格林函数研究各种超导对关联，Weyl半金属系统可能发展。动量空间分布表明，通过适当地控制Weyl半金属系统的参数，包括倾斜参数，偶宇称s波（奇宇称p波）超导关联的有效对称类可以转换为由等赝自旋和反赝自旋通道组成的d波（f波）对称类.我们还发现，在弹道外尔约瑟夫森结中的超导电流可以消失或切换方向，这取决于倾斜的外尔锥，除了相关参数的外尔半金属和结的特点。我们发现，反演对称性破缺项引入的过渡，导致在零差异的宏观相位的超导段之间的自偏置电流的外观，创建一个phi 0约瑟夫森状态。外尔半金属系统示出提供几个实验可调参数，以控制感应到电流的相位关系的高次谐波。
2020-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Supercurrent vortices and Majorana zero modes induced by an inplane Zeeman field on the surface of a three-dimensional topological insulator
非均匀面内塞曼场可以在超导二维系统和薄膜中诱导自旋轨道耦合电子自发超电流。在这项工作中，它表明，电流涡流可以创建在一个长的均匀磁化的铁磁绝缘体，这是沉积在三维拓扑绝缘体的表面上的条带的末端。假设其表面的s波超导电性具有内在起源，或由邻近效应引起。结果表明，奇涡量的涡旋可以使Majorana零模局部化，而后者也可能是由窄畴壁引起的，这为通过移动畴壁来操纵这些模提供了一种途径.结果表明，涡度可以通过改变条带的磁化强度和宽度来调谐。分析了带磁化强度相对于Berezinsky-Kosterlitz-Erdless跃迁的稳定性。
2020-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Facet-selective ballistic supercurrent in a weak topological insulator
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；University of Gothenburg（哥德堡大学）；Max-Planck-Institut für Festkörperforschung（马克斯·普朗克固体研究所）；Universität Würzburg（维尔茨堡大学）；Radboud University（拉德堡德大学）；Tohoku University（东北大学）
在弱拓扑绝缘体ZrTe5的约瑟夫森结中，通过超导量子干涉观测到类似SQUID的临界电流振荡，证实超流集中在特定晶面，并表现出弹道输运特征，为面分辨超导器件和高阶拓扑超导提供了平台。
2026-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Supercurrent Diode Effect in Josephson Interferometers with Multiband Superconductors
CNR-SPIN（意大利国家研究委员会自旋物理学研究所）；Institute for Theoretical Solid State Physics, Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung IFW-Dresden（德累斯顿勒布尼兹固体与材料研究所凝聚态物理理论研究所）；Istituto Lombardo “Accademia di Scienze e Lettere”（伦巴第科学院）；NEST Istituto Nanoscienze-CNR and Scuola Normale Superiore（意大利国家研究委员会纳米科学研究所与比萨高等师范学院）；Universitá di Salerno（萨莱诺大学）
研究揭示了多带超导体在约瑟夫森干涉仪中通过磁场调控实现非 reciprocity 超流体整流的机制，展示了时间反演对称性破缺对整流特性的影响。
2025-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Symmetry Protected Josephson Supercurrents in Three-Dimensional Topological Insulators
将拓扑绝缘体（TI）的表面态耦合到s波超导体上，可以产生长期以来一直寻求的Majorana准粒子激发。然而，当体载流子完全耗尽时，即，在真正的拓扑制度，是相关的调查马约拉纳模式。在这里，我们报告测量的直流约瑟夫森效应在TI-超导体结的化学势从散装带的带隙，或通过真正的拓扑制度，其特征在于存在的只有表面电流。我们研究了在不同的体积/表面比的系统的相对行为，确定强体/表面混合，无序，和磁场的影响。我们将我们的结果与3D量子输运模拟进行比较，得出的结论是，由于带的固有拓扑结构，超电流主要由表面态携带，并且它对无序具有鲁棒性。
2012-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum interference of edge supercurrents in a two-dimensional topological insulator
由二维拓扑绝缘体（TI）构成的约瑟夫森弱连接表现出超导量子干涉器件（SQUID）中的超导磁振荡。我们提出了一个微观理论的这种效果，超越了基于标准SQUID理论的方法。对于长结，我们发现了一个温度驱动的交叉从Phi_0周期SQUID类振荡到2 Phi_0准周期干涉图案与不同的峰值在偶数和奇数值的磁通量量子Phi_0=ch/2 e。这种行为在短结中是不存在的，其中主要干扰信号发生在零磁场。这两种类型的干涉图案揭示了无间隙（保护）Andreev束缚态。然而，我们发现，通常的超导电流通量的关系是深刻修改的多普勒效应的屏蔽电流，这已被忽视以前。我们的研究结果可以解释最近观察到的偶奇干涉图案在InAs/GaSb基TI约瑟夫森结和发现未开发的纳米SQUID的操作制度。
2015-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Supercurrent reversal in Josephson junctions based on bilayer graphene flakes
研究了超导电极沉积的单层石墨烯片与双层石墨烯片接触时的约瑟夫森效应。发现当电极附着在双层膜的不同层上时，当双层膜区域未掺杂且没有垂直偏压时，约瑟夫森电流处于$π$状态。向结施加掺杂或偏压揭示了$π-0$转变，其可以通过改变温度和结长度来控制。这里的超导反转与铁磁约瑟夫森结非常不同，在铁磁约瑟夫森结中，自旋自由度起着关键作用。我们认为，散射过程伴随着层和亚晶格折射率的变化引起的散射相，其效果随掺杂和偏压。这种散射相负责$π-0$跃迁。另一方面，如果两个电极耦合到薄片的同一层或薄片具有AA堆叠而不是公共AB堆叠，则由于层或子晶格指数没有改变，所以结将总是处于$0$状态。
2015-03-19 cond-mat.mes-hall
Mesoscopic supercurrent transistor controlled by nonequilibrium cooling
提出了超导体-绝缘体-正常金属-绝缘体-超导体（SINIS）介观线中非平衡态下存在的独特准粒子分布，作为控制长约瑟夫森弱连接中超电流强度的新工具.我们提出了一个描述这个系统的扩散极限准经典格林函数理论的框架，并考虑到非弹性散射的影响与任意强度。超电流的增强和抑制，包括一个显着的过渡到一个$π$结是一个完全可调结构的显着特点。的非平衡度，温度和材料的选择，以及像噪声，开关时间，电流和功率增益的功能的作用也得到了解决。
2004-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Induced superconductivity in the two-dimensional topological insulator phase of cadmium arsenide
传统的s波超导体和二维拓扑绝缘体（2D TI）之间的混合结构是实现拓扑超导性的一条很有前途的途径。在这里，我们研究平面约瑟夫森结的混合结构，使用薄膜砷化镉（Cd 3As 2）作为二维TI材料。在垂直磁场中超导干涉图样的测量被用来提取关于超电流的空间分布的信息。我们发现，干扰模式是明显不同的结与台面隔离，分别。在台面定义的结中，2D TI的大部分似乎几乎完全被沿边缘流动的超电流分流，而当Cd3As2膜延伸超出器件时，超电流在整个结中更加均匀。我们讨论了所观察到的行为的可能起源。
2023-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gate Tunable Supercurrent in Josephson Junctions Based on Bi2Te3 Topological Insulator Thin Films
本文报道了超导Nb电极接触的Bi_2Te_3拓扑绝缘体（TI）薄膜组成的约瑟夫森结的输运测量结果。对于结长L = 134 nm的器件，临界超电流Ic可以通过调整TI膜的载流子类型和密度的电栅极来调制。当TI接近电荷中性区，费米能接近表面态的狄拉克点时，IC可以达到最小值。在p型区，约瑟夫森电流可以很好地描述由短弹道结模型。在n型区域中，在0.7 K < T < 3.8 K时结是弹道的，而对于T < 0.7 K，扩散体模出现并贡献比弹道模型更大的Ic。我们将p型区中扩散体模的缺乏归因于pn结的形成。我们的工作为寻找TI基超导器件中的Majorana零模提供了新的线索。
2021-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Sign reversal diode effect in superconducting Dayem nanobridges
本文证明全金属超导 Dayem 纳米桥在外磁场下具有高效非互易超流，并通过调节磁场或温度实现二极管极性反转，揭示其源于高次谐波、涡旋相位及反常相位偏移。
2023-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous low-temperature enhancement of supercurrent in topological-insulator nanoribbon Josephson junctions: evidence for low-energy Andreev bound states
我们报道了由拓扑绝缘体BiSbTeSe $_2$纳米带与超导Nb电极制成的门极可调约瑟夫森结在低温下临界电流的异常增强。与常规结相反，作为降低的温度$T$的函数，增加的临界电流$I_c$在温度$T_*$处表现出急剧的上升，该温度大约是几个不同样品和各种栅极电压的结临界温度的20 $\%$。$I_c$与$T$的关系证明了$T>T_*$的短结行为，但$T<T_*$的长结行为具有指数$T$依赖性$I_c \propto \exp\big(-k_B T/δ\big)$，其中$k_B$是玻尔兹曼常数.提取的特征能量尺度$δ$被发现是一个数量级小于感应超导间隙的结。我们将这种小$δ$的长结行为归因于低能量Andreev束缚态（ABS），该束缚态由拓扑绝缘体纳米颗粒（TINR）周围的电子波函数缠绕而产生。我们的TINR为基础的约瑟夫森结与低能量ABS是有前途的未来拓扑保护的设备，可能主机外来现象，如马约拉纳费米子。
2019-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting triode effect in a quantum-dot Josephson junction with a biased top gate
Nankai University（南开大学）；Fudan University（复旦大学）；Peking University（北京大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本文提出在非对称量子点约瑟夫森结中通过顶栅打破宇称对称性，实现可调谐的超导三极管效应，并展示了高度不对称的Shapiro台阶以实现全量子化超流整流。
2026-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Josephson Junction through a Disordered Topological Insulator with Helical Magnetization
本文研究了由三维拓扑绝缘体无序表面态构成的约瑟夫森结中的超导和邻近涡旋。在一个政权的螺旋磁化的旋转周期大于结的宽度，我们发现超导0-π交叉作为结的厚度，磁化强度和固有的螺旋调制和表面状态的参数的函数。超导电流反转与邻近诱导的涡旋相关联，沿着结宽度成核，其中涡旋的数量和它们的位置可以通过超导相位差和上述参数来操纵。
2018-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Nonreciprocity of supercurrent along applied magnetic field
针对超导临界电流沿外加磁场方向出现非互易性的实验现象，该研究利用London方程证明特定涡旋轴引起的额外对称性破缺导致了该非互易性，并据此推广了现有的对称性理论。
2025-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Spectral Bifurcation and Anomalous Supercurrent in Dissipative Topological Insulator-based Josephson Junctions
Indian Institute of Technology, Kanpur（坎普尔印度理工学院）；Physical Research Laboratory（物理研究实验室）
研究揭示了耗散对拓扑绝缘体基约瑟夫森结中超导传输的影响，发现异常超流和马约拉纳束缚态寿命变化。
2025-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.supr-con
Supercurrent in Bi$_4$Te$_3$ Topological Material-Based Three-Terminal Junctions
在原位制备的基于拓扑绝缘体Bi $_4$ Te $_3$和超导体Nb的三端约瑟夫森结中研究了输运性质。微分电阻图作为两个偏置电流的函数，揭示了约瑟夫森超导电流的扩展区域，包括相邻超导电极之间的耦合效应。所观察到的动力学的结的耦合解释使用一个类似的几何形状的数值模拟的基础上的一个电容和电容分流的约瑟夫森结模型。温度依赖性表明，该设备的行为类似于先前的实验与单约瑟夫森结包括拓扑绝缘体弱链接。辐照射频的交界处，我们发现一个频谱的整数夏皮罗步骤和一个额外的分数阶，这是解释由一个歪斜的电流相位关系。在一个垂直的磁场中，我们观察到夫琅和费的开关电流的干涉图案。
2023-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gate-tunable supercurrent and multiple Andreev reflections in a superconductor-topological insulator nanoribbon-superconductor hybrid device
报道了在体绝缘BiSbTeSe $_2$拓扑绝缘体纳米取向（TINR）约瑟夫森结（JJ）中观察到的具有超导Nb接触的栅极可调邻近感生超导性和多次Andreev反射（MAR）。我们观察到一个栅极可调的临界电流（$I_C$）的栅极电压（$V_g$）以上的电荷中性点（$V_{CNP}$），与$I_C$高达430 nA。我们还观察到MAR峰的微分电导（$dI/dV$）与直流电压（$V_{dc}$）对应的次谐波峰的结（在$V_{dc} = V_n = 2Δ_{Nb}/en$，其中$Δ_{Nb}$是超导间隙的Nb接触和$n$是次谐波阶）。次谐波级$n$表现出$V_g$依赖性，并且对于$V_g = 40$ V达到$n = 13$，表明Nb接触对TINR的高透明度。我们的观察铺平了道路，探索使用TINR的拓扑保护设备，可能会举办异国情调的物理，如马约拉纳费米子的可能性。
2017-10-10 cond-mat.mes-hall
Photoinduced Anomalous Supercurrent Hall Effect
本研究预测含内置超流的二维常规超导体受圆偏振光照射会产生光致超流霍尔效应，建立了弱散射下的微观理论，揭示了其对称破缺机制与霍尔超流和准粒子复合时间成正比的规律。
2024-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
$4π$-periodic Josephson supercurrent in HgTe-based topological Josephson junctions
约瑟夫森效应描述了两个超导体之间的弱连接中超导电流的一般外观。然而，它的确切物理性质深深地影响了超电流的性质。对约瑟夫森结的详细研究可以揭示超导配对（自旋-三重态关联，$d$波对称性）或电子输运（量子点，弹道通道）的微观性质。近年来，相当多的努力集中在超导体与拓扑绝缘体的耦合上，其中输运是由具有螺旋自旋极化的拓扑保护的狄拉克表面态介导的（而本体保持绝缘）。在这里，超导体的接近被预测会产生非常规的诱导$p$波超导性，具有拓扑保护的无隙Andreev束缚态的双重态，其能量随着跨结的超导相位差周期性地变化$4π$。在这篇文章中，我们报告了一个观察到的约瑟夫森结的3D拓扑绝缘体碲化汞的弱连接的射频辐射的异常响应。该响应被理解为是由于对超电流的$4π$周期性贡献，并且其幅度与无间隙Andreev双峰的预期贡献兼容。
2015-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Triplet-blockaded Josephson supercurrent in double quantum dots
在半导体纳米结构中产生的串联双量子点为研究双电子自旋量子态提供了一个通用的平台，它可以通过静电门控和外部磁场进行调谐。在这项工作中，我们直接测量了带有超导引线的InAs纳米线双量子点相邻电荷态之间的超电流反转，与理论模型非常一致。在偶电荷宇称区，我们观察到随着磁场的增加而出现的超导阻塞，对应于自旋单重态到三重态的跃迁。我们的研究结果表明，直接自旋超导转换，超导等效的泡利自旋封锁。这种效应可以在耦合自旋系统和超导电路的量子态的混合量子架构中利用。
2021-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proximity-induced supercurrent through topological insulator based nanowires for quantum computation studies
在拓扑绝缘体表面态中，邻近诱导超导能隙被预测为容错量子计算中急需的Majorana费米子的宿主。最近理论上提出的拓扑量子计算架构通过Majoranas是基于Kitaev的一维量子线的大型网络，这对当前基于单纳米线的器件的可扩展性提出了巨大的实验挑战。在这里，我们解决了这个问题，通过实现强大的超导性的结制造的拓扑绝缘体Bi2Se3纳米线接近耦合到传统的s波超导W电极。铣削技术在纳米尺度上具有制造任何所需形状和结构的巨大潜力，因此可以有效地用于将现有的基于单纳米线的设计按比例放大为基于纳米线的网络架构。我们证明了弹道拓扑表面态在长Bi2Se3结中传播具有高IcRN产物的长程邻近诱导超导有序中的主导作用。大的上临界磁场，超过了Escherasekhar Clogston极限表明存在强大的超导秩序与自旋三重态库珀配对。还观察到非常规的IcRN产物对纳米线结的宽度的逆依赖性。
2018-11-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Andreev reflection in two-dimensional topological insulators with either conserved or broken time-reversal symmetry
本文研究了二维超导异质结中的Andreev反射，该异质结由超导体与具有或破坏时间反演对称性的拓扑绝缘体带接触而形成。这两类拓扑绝缘体都表现出完美的Andreev反射，这对无序是鲁棒的。这被分配给拓扑保护的边缘状态。在时间反演对称的情况下，我们表明，掺杂的磁性杂质抑制一个Andreev通道的带状边缘之一，而没有这样的抑制被认为是在对称性破缺的情况。基于这一观察，我们建议一个桌面传输实验能够区分这两种类型的拓扑绝缘体，它不涉及直接测量的材料能带结构。
2012-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Chiral pair density wave states generated by spin supercurrents
我们报道了磁性超导体和超导体/铁磁绝缘体双层膜中的自旋超电流可以诱导出Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，其强度正比于超导序参量的振幅.这种效应导致了结合手征磁螺旋和对密度波阶的非均匀宇称破缺基态的存在。这种状态的形成发生在低于超导转变的阈值温度下，通过手性畴壁的渗透。我们发现制度的单一和重入过渡到非均匀的状态，随着温度的降低。预测的混合手征态可以在具有现实参数和材料组合的现有结构中找到。
2021-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Planar Hall supercurrent and δϕ-shift in the topological Josephson junction
本文理论研究了三维拓扑绝缘体表面超导/铁磁约瑟夫森结，揭示面内磁化诱导的平面霍尔超电流、自旋转移力矩及反常δϕ结和π位移，为拓扑量子器件提供新机制。
2024-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Antiferromagnetic crystalline topological insulators
基于Kramers定理，时间反演不变拓扑绝缘体的无隙表面Dirac锥受到时间反演对称性的保护。通常需要自旋自由度，因为Kramers定理只保证自旋费米子的双简并，而不保证无自旋费米子的双简并。本文提出了一个反铁磁无自旋模型，它打破了时间反演对称性。类似于时间反演不变的拓扑绝缘体，该模型具有一个拓扑非平凡相，该相具有一个单表面Dirac锥，并通过时间反演和平移操作的组合来保护。我们的结果表明，在磁性晶体中，即使没有任何自旋自由度和自旋轨道耦合，也可以在表面上存在单个狄拉克锥。
2013-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Supercurrent-induced Majorana bound states in a planar geometry
提出了一种在二维电子气约瑟夫森结中产生Majorana束缚态的新方法。我们的建议完全依赖于一个平行于结的超导电流作为打破时间反演对称性的机制。我们发现，结合自旋轨道耦合，超导诱导塞曼自旋分裂。此外，我们确定了一个新的守恒量-电荷动量宇称-，防止开放的拓扑间隙的超导直约瑟夫森结。我们建议通过添加第三个超导体，引入周期性势，或使结呈三角形来打破这一守恒定律。通过比较这些系统的拓扑相图和实际的局限性，我们确定了最有前途的选择的喇叭形结。
2019-09-07 cond-mat.mes-hall
Josephson supercurrent through the topological surface states of strained bulk HgTe
应变块体HgTe是一种三维拓扑绝缘体，其表面电子具有高迁移率（30，000 cm ^2/Vs），而其块体实际上不含移动载流子。这些特性使研究运输通过其非常规的表面状态，而不会受到阻碍的平行体电导。在这里，我们展示了基于碲化汞的约瑟夫森结的传输实验，以调查预测的Majorana状态的外观在拓扑绝缘体和超导体之间的界面。有趣的是，我们观察到一个无耗散的超电流流过HgTe的拓扑表面态。的电流-电压特性是滞后的温度低于1 K的临界几微安的超电流。此外，我们观察到一个磁场诱导的临界超电流的夫琅和费图案，表明在非常规的表面态占主导地位的2π周期约瑟夫森效应。我们的研究结果表明，应变HgTe是一种很有前途的材料系统，可以更好地理解拓扑表面态的约瑟夫森效应，并在输运实验中寻找零能Majorana态的表现。
2013-06-01 cond-mat.mes-hall
Weyl nodes in Andreev spectra of multiterminal Josephson junctions: Chern numbers, conductances and supercurrents
我们考虑介观四端约瑟夫森结，研究Andreev子带的涌现拓扑性质。我们使用的Wigner-Dyson类散射矩阵的带色散的约束分析。当超导导线正常区的散射矩阵与能量无关时，Andreev谱的行列式公式可化为一个回文方程，该方程有一个完整的解析解。带拓扑表现为外尔节点的外观，作为单极有限贝里曲率。相应的通量量化的陈数转化为一个量化的非局部电导，我们明确计算的时间反演对称散射矩阵。拓扑制度也可以确定的超导约瑟夫森电流相位关系表现出明显的非解析行为和不连续性附近的外尔点，可以在实验中可控地访问。
2017-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Observation of the dominant spin-triplet supercurrent in Josephson spin valves with strong Ni ferromagnets
实验研究了含强Ni铁磁体的纳米级约瑟夫森结和约瑟夫森自旋阀。我们观察到，与结相反，具有相同几何形状的自旋阀表现出异常的Ic（H）图案，两个峰被一个凹陷分开。我们开发了几种原位表征纳米器件中微磁态的技术，包括磁阻、绝对约瑟夫森磁通测量和一阶反转曲线分析。它们揭示了超导电流的下降与自旋阀的反平行态以及与两个非共线磁态的峰的明显相关性，从而为自旋三重态超导的产生提供了证据。定量分析表明，Ni基自旋阀中的三重态电流比传统的单重态电流大三倍。
2019-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Tailoring Josephson coupling through superconductivity-induced nonequilibrium
提出了超导体-绝缘体-正常金属-绝缘体-超导体（SINIS）介观线中非平衡态下存在的独特准粒子分布，作为控制长约瑟夫森弱连接中超电流强度的新工具.我们提出了一个描述这个系统的扩散极限准经典格林函数理论的框架，并考虑到非弹性散射的影响与任意强度。超电流的增强和抑制，包括一个显着的过渡到一个$π$结是一个完全可调结构的显着特点。
2003-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Two-dimensional time-reversal-invariant topological superconductivity in a doped quantum spin Hall insulator
时间反演不变拓扑超导体在体块中具有完全的配对能隙，并且在边缘或表面上具有无能隙的马约拉纳态。在这里，我们从理论上提出了掺杂量子自旋霍尔绝缘体的拓扑超导性。在双轨道模型下研究了掺杂Sn $X$薄膜的对对称性，发现当轨道内吸引力大于轨道间吸引力时，掺杂Sn薄膜实现拓扑超导，这对于自旋轨道耦合较强的掺杂量子自旋霍尔绝缘体是普遍的.在紧束缚模型中对边缘通道进行了数值研究。最后，通过与体Sn中的$3d$超导性的比较，讨论了Sn $X$薄膜中可能的拓扑超导电性。
2014-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spinless Topological Insulators without Time-Reversal Symmetry
我们探索了32个晶体学点群，并确定了具有强大表面模式的物质的拓扑相。对于n = 3，4和6的C_{nv}群，我们发现了第一个已知的没有自旋轨道耦合的3D拓扑绝缘体，并且具有仅由点群保护的表面模式，即，不需要时间反演对称性。为了描述这些C_{nv}系统，我们引入了（a）半镜手性的概念：一个整数不变量的特征半镜平面在三维布里渊区，和（b）弯曲陈数：传统的TKNN不变量广义弯曲二维流形。我们发现一个外尔半金属相中间体两个间隙阶段具有不同的减半手征。
2014-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Gapless Andreev bound states in the quantum spin Hall insulator HgTe
近年来，由于奇异的新现象及其容错拓扑量子计算的前景，Majorana物理在理论和实验研究中都引起了相当大的关注。为此，人们需要在拓扑绝缘体中设计超导性和电子性质之间的相互作用，但实验工作仍然很少且不明确。在这里，我们报告的实验证据拓扑超导诱导碲化汞量子阱，二维拓扑绝缘体，表现出量子自旋霍尔效应。交流约瑟夫森效应表明，超导电流具有$4π$ -周期性与超导相位差表示的电压阶跃的两倍多夏皮罗步骤。此外，一个异常的SQUID一样的响应垂直磁场表明，这种$4π$周期性的超导起源于位于交界处的边缘上的状态。这两个功能出现最强时，样品被门控对量子自旋霍尔制度，从而提供了证据，诱导拓扑超导量子自旋霍尔边缘状态。
2016-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Voltage-Controlled Magnetic Reversal in Orbital Chern Insulators
Chern绝缘体铁磁体的特征在于量子化的反常霍尔效应，并且迄今为止已经在磁性掺杂的拓扑绝缘体（MTI）薄膜和双层石墨烯莫尔{é}超晶格中被实验确定。我们将陈省身绝缘体铁磁体分类为自旋或轨道，这取决于轨道磁化是否来自自发自旋极化结合自旋轨道相互作用，如MTI情况下，或直接来自自发轨道电流，如莫尔{é}超晶格情况。我们认为，在一个给定的磁性状态，其特征在于，例如由异常霍尔效应的符号，轨道陈氏绝缘体的磁化强度往往会有相反的符号为弱$n$和弱$p$静电或化学掺杂。该性质使得能够在存在固定磁场的情况下实现磁状态的纯电切换。
2020-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Designing lattice spin models and magnon gaps with supercurrents
Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）
利用超电流实现对自旋晶格和磁子间隙的电控，为研究不同自旋哈密顿量提供新途径。
2026-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fano q-reversal in topological insulator Bi2Se3
我们研究了正则拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$的磁光响应，目的是解决一个有争议的问题的电子-声子耦合。磁场引起的反射率的修改是非常明显的红外光谱的一部分，表明强烈的电子-声子耦合。这种耦合导致60 cm $^{-1}$声子模式的不对称线形，并在Fano形式主义内进行分析。分析表明，当回旋共振随声子模简并时，Fano非对称性参数q变号。据我们所知，这是磁场驱动q反转的第一个例子。
2016-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
A Time-Reversal Invariant Topological Phase at the Surface of a 3D Topological Insulator
三维费米子拓扑绝缘体具有受时间反演对称性和电荷守恒对称性保护的无隙狄拉克表面态。表面态可以通过引入铁磁性来打破时间反演对称性，引入超导性来打破电荷守恒，或者进入拓扑相来带隙。在本文中，我们构造了一个最小的间隙拓扑相位，同时保持时间反演和电荷守恒对称性，并支持伊辛型非阿贝尔任意子。这个阶段可以理解为从表面s波超导状态通过八涡复合材料的凝聚出现。拓扑相继承涡旋支持马约拉纳零模式从表面超导状态。然而，由于它是时间反演不变性的，表面拓扑相是与Ising拓扑相不同的相，Ising拓扑相可以看作是量子无序的自旋极化px + ipy超导体。我们讨论了这种拓扑相的任意子模型及其实现时间反演对称性的方式，并研究了这种拓扑态与其它表面能隙相的界面。
2013-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum interference in a superconductor-${\mathrm{MnBi}}_{2}{\mathrm{Te}}_{4}$-superconductor Josephson junction
本文研究了由两个相同的${\mathrm{MnBi}}_{2}{\mathrm{Te}}_{4}$波超导体组成的约瑟夫森结的输运性质。用递归格林函数方法计算了垂直磁场作用下的超导电流，发现当MBT处于不同的磁状态时，其量子干涉呈现出不同的模式。在反铁磁状态下，MBT是一个轴子绝缘体，支撑着一个扩展的“铰链”超电流，这导致了一个正弦干涉图案随场强衰减。在铁磁状态下，MBT是一个陈氏绝缘体和不平衡的手征超电流的相对边缘引起高度不对称的干涉图案。如果当费米能级被调谐到导带中时，MBT变成金属，则由于均匀分布的体超电流，干涉呈现出夫琅和费图案。我们的工作揭示了一个强有力的指标，以确定不同阶段的MBT，可以直接通过实验进行验证。
2022-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Manipulating Majorana fermions using supercurrents
在s波超导体附近的拓扑绝缘体边缘和自旋轨道耦合量子线可以通过塞曼场的拓扑量子相变来调谐。在这里，我们表明，在s波超导体中流动的超导电流也驱动这样的转变。我们建议使用这种新的机制来生成和操纵马约拉纳费米子，局部化在域壁之间的拓扑和非拓扑区域的边缘或线。在量子线中，这种方法带来了额外的好处，即超导降低了拓扑相位出现的临界塞曼场。
2012-02-14 cond-mat.mes-hall
Edge Reconstruction of a Time-Reversal Invariant Insulator: Compressible-Incompressible Stripes
已知二维（2D）拓扑电子绝缘体会产生无间隙边缘模式，这是低能动力学（包括电和热输运）的基础。这已经在量子霍尔相位和时间反演不变的拓扑绝缘体的背景下进行了彻底的研究。在这里，我们研究的边缘的2D，拓扑平凡的绝缘相，作为一个功能的电子相互作用的强度和陡度的限制潜力。对于足够光滑的约束势，交替的可压缩和不可压缩的条纹出现在边缘。我们的研究结果信号的出现，无间隙的边缘模式，这可能会导致有限的电导在边缘。这将提出一个新的情况下，一个非拓扑的金属-绝缘体过渡在干净的2D系统。不可压缩的条纹出现在相称的填充物，并可能表现出破坏平移不变性沿边缘的电荷密度波排序的形式。它们被无结构的可压缩条纹隔开。
2022-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Time-reversal symmetry breaking fractional quantum spin Hall insulator in moiré MoTe2
本研究在2.1度扭曲双层MoTe₂中观测到多数填充下的自发时间反演对称性破缺，揭示了掺杂共轭陈恩能带的铁磁趋势，为ν=3处分数量子自旋霍尔绝缘体的本质提供了新线索。
2025-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Back-action supercurrent diodes
本文提出利用超电流自相互作用产生的反作用，将对称超导弱连接转变为无磁场、极性可选且近理想的超电流二极管。
2025-01-03 cond-mat.mes-hall 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
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
Self-biased current, magnetic interference response, and superconducting vortices in tilted Weyl semimetals with disorder
我们推广了外磁场作用下具有倾斜带的Weyl半金属的准经典模型。该模型适用于弹道，中度无序，样品中含有高密度的杂质。我们采用这种形式主义，并表明，自偏置的超电流，创建一个100结，可以通过三重态通道外尔半金属。此外，我们的研究结果表明，多个超导逆转是通过不同的结厚度和参数表征外尔半金属。我们讨论了不同的参数对电荷超电流的夫琅和费响应的影响，以及这些参数是如何能够在三重态通道中移动邻近诱导涡旋的位置。
2019-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
