Emergence of Quantum Phase-Slip Behaviour in Superconducting NbN Nanowires: DC Electrical Transport and Fabrication Technologies
经历量子相位滑移的超导纳米线在电子设备中具有潜在的影响力，高精度量子电流标准是一种可能的新型组件工具箱。开发这种技术的一个关键因素是了解进行相干量子相移的超导纳米线的要求并控制其生产。我们提出了三种制造技术，基于使用电子束光刻或氖聚焦离子束光刻，用于定义窄超导纳米线，并已使用这些来创建宽度在20-250 nm范围内的氮化铌纳米线。我们目前的表征的纳米线使用直流电传输温度下至300 mK。我们证明了一系列不同的行为可以在不同的纳米线，包括散装超导性质与临界电流的功能，观察相滑移中心和观察零电导低于临界电压，相干量子相滑移的特性。我们观察到的临界电压高达5 mV，比迄今为止的其他报告大一个数量级。不同纳米线中量子相位滑移效应的不同突出性可以理解为是由量子涨落的不同重要性引起的。纳米线性质的控制将为常规制造用于技术应用的相干量子相位滑移纳米线器件铺平道路。
2018-06-20 cond-mat.supr-con
Narrow-band noise due to the moving vortex lattice in superconducting niobium
我们报告的电压噪声测量由于在铌，一个传统的低Tc超导体的涡旋运动。一个相干振荡导致窄带噪声（NBN）的证据。其特征频率是一个线性函数的超临界输送流的通量流制度，因此规模作为主要的速度的涡流。相关的长度尺度不是涡间距离，而是样品的宽度，表明在大尺度上的时间相干性。在V（I）的非线性部分也观察到NBN，在明显的不一致与磁通束的随机蠕变运动。NBN存在于峰值效应区域，表明在该区域中保留了长范围的时间相关性。
2008-12-23 cond-mat.supr-con
4-Pixel NbN Hot-Electron Bolometer Integrated in a Si$_3$N$_4$ Planar Optical Waveguide with On-Chip Fiber-Alignment Trench
Institute of Nanotechnology of Microelectronics, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院微电子纳米技术研究所）
本研究提出了一种集成在Si$_3$N$_4$平面光波导中的4像素NbN热点电子热释电探测器，实现了高频光信号的高效检测，并展示了其在低温下的高响应性能及在紧凑型接收系统中的应用潜力。
2026-03-02 cond-mat.supr-con
Observation of Andreev Reflection Enhanced Shot Noise
实验研究了NbN/MgO/NbN超导体-绝缘体-超导体隧道结中的准粒子散粒噪声。观察到的散粒噪声明显大于理论预期。我们将此归因于在MgO势垒中存在的针孔中发生多个Andreev反射过程。这种机制导致电流以大电荷量子（Andreev簇）流动，具有m = 1+ 2 Delta/eV乘以电子电荷的电压依赖平均值。由于这种电荷增强效应，散粒噪声增加了m倍。
1997-09-03 cond-mat.supr-con
Dynamic Evolution of Flux Distributions in a Pulse-driven Superconductor by High-speed Magneto-optical Imaging
准确理解磁通动力学对于超导电路的设计和运行至关重要。利用高速磁光显微镜观察了NbN带中磁通密度分布随传输电流的变化。它被确定，即使是动态的渗透和排斥的旋涡下的运输流，表面障碍是必不可少的。这一特征对于正确理解最先进的超导器件的复杂行为非常重要。
2020-05-29 cond-mat.supr-con
Superconducting Transition Temperature Modulation in NbN via EDL Gating
我们对氮化铌薄膜进行了双电层选通实验。由于交联的聚合物电解质系统的效率提高，我们诱导的表面电荷密度高达$\approx 2.8 \times 10^{15}\,\mathrm{cm}^{-2}$的有源通道的设备。我们报告了超导转变温度的可逆调制（正或负，取决于栅极电压的符号），其幅度和符号与扰动超导态到薄表面层的限制不相容，正如在天真的屏蔽模型中所预期的那样。
2020-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Complex phase-fluctuation effects correlated with granularity in superconducting NbN nanofilms
超导纳米膜是一种可调谐的系统，它可以容纳3D-2D的维度交叉，导致Berezinskiii-Kosterlitz-无源（BKT）超导转变接近2D制度。进一步降维，从二维到准一维，无序超导纳米结构可以产生序参量的量子和热相滑移（PS）。BKT和PS都是复杂的相位起伏现象，实验上很难检测到。在这里，我们的特点是超导NbN纳米薄膜薄于15 nm，在不同的衬底上，由温度依赖的电阻率和电流-电压（I-V）特性。我们的测量已经证明了与BKT转变和PS事件的出现有关的明显特征。在同一系统中的BKT转变和PS事件及其在温度和厚度上的可调演化的当代观察，已被解释为由于在颗粒NbN系统中形成的纳米导电路径。在一个调查的样品中，我们已经能够跟踪和表征温度从量子到热PS的连续演变。我们的分析已经建立，检测到的复杂的相位现象是密切相关的纳米导电路径的典型尺寸和超导相干长度之间的相互作用。
2022-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Berezinskii-Kosterlitz-Thouless to BCS-like superconducting transition crossover driven by weak magnetic fields in ultra-thin NbN films
研究超薄NbN薄膜中弱磁场诱导BKT转变向类BCS超导转变的交叉，发现场致自由涡旋屏蔽涡旋相互作用并抹平BKT特征。
2024-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Current Assisted, Thermally Activated Flux Liberation in Ultrathin Nanopatterned NbN Superconducting Meander Structures
我们目前的结果从一个广泛的研究由溅射NbN超导纳米线的波动现象。纳米线被制成曲折的形式，并在恒温T~0.4Tc（0）下工作。超导态被驱动接近电子相变附近的临界一个高偏置电流。足够强度的波动暂时驱动曲折结构的一部分进入正常导电状态，这可以被记录为纳秒持续时间的电压脉冲。我们考虑了三种不同的模型（涡反涡对，涡边缘障碍和相滑移中心）来解释实验数据。只有热激发的涡，无论是通过解开的涡-antivortex对或涡克服边缘障碍，导致一个令人满意的和一致的描述所有的测量。
2009-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
Magnetoresistance Oscillations in Granular Superconducting Niobium Nitride Nanowires
我们报告的磁阻振荡超导NbNx纳米线通过氨气退火NbSe 3前体纳米结构的合成。尽管纳米线的横向尺寸远大于超导相干长度，但这些纳米线在低温下的电压-电流特性让人想起一维超导体，其中量子相位滑移与耗散的起源相关。我们表明，在这项工作中观察到的磁阻振荡和电压-电流特性的结果从我们的纳米线的颗粒结构。
2009-07-14 cond-mat.supr-con
Impact of damping on superconducting gap oscillations induced by intense Terahertz pulses
我们研究了带隙振荡和阻尼之间的相互作用，在超导体的动力学采取了强的光脉冲与子间隙太赫兹频率的平衡。一个半唯象的形式主义的发展，包括电子子系统中的阻尼所产生的影响超越BCS，如Bogoliubov准粒子和希格斯衰变模式之间的相互作用。这种过程在超导体的标准赝自旋语言中方便地表示为$T_{1}$和$T_{2}$时间。与我们在这里报道的NbN的数据相比，我们认为，在皮秒时间尺度上的超导动力学，在泵被关闭后，是由$T_{2}$过程。
2018-04-27 cond-mat.supr-con
Nonlinear characteristics of Ti, Nb, and NbN superconducting resonators for parametric amplifiers
本文测量了Ti、Nb和NbN超导半波长谐振器的非线性特性，并成功将其用作参量放大器，实现了大于20分贝的增益，且可在高次谐波及约4开尔文下工作，并发现NbN中的交叉谐波放大机制。
2023-10-17 astro-ph.IM cond-mat.supr-con
Proximity-induced superconducting gap in the intrinsic magnetic topological insulator MnBi2Te4
本文报道了NbN/磁性拓扑绝缘体MnBi_2Te_4（MBT）/NbN结的低温磁输运测量结果。在10 mK时，结的非线性电流-电压特性表现出隧穿行为，表明异质结内存在界面势垒。在面外垂直磁场作用下，随着偏置电压的增加，样品的磁阻效应由负向正转变。利用一对微分电阻谷估计了近场诱导的超导能隙为0.1meV。此外，通过施加背栅电压使费米能级向电荷中性点方向逐渐调谐，可以提高感应带隙，这是由于MBT中拓扑表面态的输运贡献增加所致.有趣的是，诱导间隙表现出异常的磁场辅助增强，这可能源于MBT的自旋轨道耦合和磁序。我们的结果揭示了磁性和超导性之间的相互作用在MBT，铺平了道路，进一步研究拓扑超导性和手征Majorana边缘模式的量子反常霍尔绝缘体/超导体混合系统。
2022-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Niobium nitride-based normal metal-insulator-superconductor tunnel junction microthermometer
采用脉冲激光沉积法（PLD）生长NbN薄膜，电子束光刻和阴影蒸发法制备了微米级Cu-AlO $_{x} $ -Al-NbN正常金属-绝缘体-超导体（NIS）隧道结器件。这些设备的子隙电导表现出很强的温度依赖性，使它们适合从$\sim$ 0.1 K的温度测量的所有方式到超导转变温度的NbN层，这是在这里的$\sim 11$ K，但可以扩展到$\sim 16$ K在我们的PLD室。我们的数据很好地符合单粒子NIS隧道结理论，与观察到的近似超导能隙值$\sim $ 1毫电子伏的40纳米厚的铝覆盖层。虽然超导能隙的这种高值对于潜在的电子NIS冷却应用也是有希望的，但是隧穿电阻的高值抑制了本装置中的电子冷却。然而，这种不透明的屏障对于测温目的是理想的，因为自感热效应因此被最小化。
2013-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Transport properties of ultrathin YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-δ}$ nanowires: a route to single photon detection
本文报道了在MgO（110）衬底上生长的$_2$ $_3$ O $_{7-δ}$（YBCO）超导薄膜的生长和表征。YBCO纳米线，厚度低至10 nm，宽度低至65 nm，也已成功制备。由Au覆盖层保护的纳米线显示出接近生长态薄膜的超导性质，以及仅受涡旋动力学限制的临界电流密度。10 nm厚的YBCO纳米线没有Au盖帽呈现滞后电流-电压特性，其特征在于由电压开关驱动纳米线直接从超导到正常状态。这种双稳态性与NbN纳米线中超导体内局部正常畴的存在有关。电压开关的存在下，在纳米结构的特点是高薄层电阻值，虽然保持高品质的超导性能，使我们的纳米线非常有吸引力的设备工程单光子探测器。
2017-08-15 cond-mat.supr-con
Quantitative assessment of pinning forces and the superconducting gap in NbN thin films from complementary magnetic force microscopy and transport measurements
采用脉冲激光沉积法在MgO（100）衬底上制备了临界温度为16 K、厚度为100 nm的氮化三铝（AlN）薄膜。在不同温度下，在3 mT的磁场中场冷却后，测量了超导涡旋的低温磁力显微镜（MFM）图像。穿透深度的温度依赖性已被评估的二维拟合的涡廓线的Cupole-Cupol模型。其随后的拟合到一个单一的s-波间隙函数的结果在超导能隙振幅Δ（0）= 2.9 meV = 2.1*kB*Tc，在完美的协议与以前的报告。钉扎力已独立估计从局部脱钉的个别涡的横向力施加的MFM尖端和运输测量。这两种技术之间的定量一致性表明，对于低场，B <<Hc 2，MFM是探测钉扎景观局部变化的强大而可靠的技术。我们还证明，即使对于厚度与渗透深度相当的薄膜，单极模型也可以成功应用。
2011-01-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Studies of YBCO Strip Lines under Voltage Pulses: Optimisation of the Design of Fault Current Limiters
本文给出了YBCO/Au超导曲折体在恒压脉冲短路试验中的实验结果。在短路开始时，曲折被分成两个区域;一个区域的长度L1与施加的电压成比例，它首先切换到高耗散状态（HDS），而其余部分保持超导状态。然后，由于HDS从两端传播（几m/s），其余的曲折将逐渐切换到正常状态。L1部分最初必须支持与r.Jp^2（r是双层的电阻率，Jp是峰值电流密度）成比例的功率密度。为了避免局部过度耗散的功率和过热的一部分，在晶圆的初始阶段，我们已经开发出一种新颖的设计，以分散的曲折到许多独立的小耗散区的耗散部分。此外，这些耗散区的表观传播速度通过传播前沿的数量而增加。我们将展示在2”晶圆上的3 kW（300 V，10A）FCL上获得的结果，这些结果证实了这种新设计的优势。
2003-01-21 cond-mat.supr-con
Photoinduced time-resolved electrodynamics of superconducting metals and alloys
利用泵浦-探测光谱技术研究了超导金属和合金中的光激发态。用脉冲钛宝石激光器产生非平衡态，并与同步辐射储存环的远红外脉冲同步，测量材料光学性质的变化。在低注量区测量了Pb、Nb、NbN、Nb{0.5}Ti{0.5}N和Pb{0.75}Bi{0.25}超导薄膜的时频光致光谱。依赖于时间的数据建立的弛豫速率是占主导地位的声子逃逸时间（声子瓶颈效应）或由固有的准粒子复合时间的区域。光致光谱直接测量由于短激光脉冲产生的过量准粒子而导致的超导能隙的减小。这种间隙位移使我们能够建立低通量近似有效的温度范围。
2005-01-11 cond-mat.supr-con
Erasable superconductivity in topological insulator Bi2Se3 induced by voltage pulse
本研究在拓扑绝缘体Bi2Se3中通过电压脉冲诱导出可擦除的局部超导性，观测到向列行为，为新型量子器件设计提供了新思路。
2021-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Self-correcting qubit in a strongly driven LC resonator
本研究提出一种带振荡电压偏置的超导电路架构，通过GKP稳定器哈密顿量实现耗散纠错，模拟显示相干时间可提升约1000倍，还支持方形和六边形晶格GKP码及相关读出与门操作方案。
2026-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Nonlatching Superconducting Nanowire Single-Photon Detection with Quasi-Constant-Voltage Bias
闩锁效应是超导纳米线单光子探测器技术中的一个严重问题。通过对SNSPD在不同偏置方案下的电输运特性的研究，我们得出了SNSPD的闩锁是由于偏置不当造成的。采用准恒压偏置方案，观察并讨论了SNSPD的本征非锁存特性。非锁存偏压下的SNSPD比反锁存偏压下的SNSPD具有更小的抖动和更高的脉冲幅度。成功地测量了SNSPD的量子效率，其脉冲光子频率高达3GHz，进一步证明了SNSPD的非闭锁工作。
2012-11-07 cond-mat.supr-con quant-ph
Poole-Frenkel effect and Variable-Range Hopping conduction in metal / YBCO resistive switching devices
研究了Au / YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-δ}$（optimized doped YBCO）界面在不同电阻状态下的电流-电压特性和接触电阻[ $R(T)$ ]的温度依赖性。这种状态是在积累了数量和电压幅值不断增加的周期性电脉冲后通过电阻开关产生的。不同状态的IV特性和$R(T)$依赖性与具有在0.06-0.11 eV范围内的捕获能级$E_t$的Poole-Frenkel（P-F）发射机制一致。$E_t$保持恒定直到依赖于脉冲数的临界电压，并且随着脉冲的电压幅度的进一步增加而线性增加。P-F机制的观察揭示了在界面附近的YBCO的氧耗尽层的存在。一个简单的电输运的情况下进行了讨论，其中的无序度，陷阱能级和温度范围确定的导电为主的非线性效应，或由P-F发射或由可变范围跳跃制度。
2015-07-28 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
A Low Temperature Functioning CoFeB/MgO Based Perpendicular Magnetic Tunnel Junction for Cryogenic Nonvolatile Random Access Memory
研究了CoFeB/MgO基垂直磁性隧道结（pMTJ）的准静态开关电压、高速脉冲写入误码率和低至9 K的耐温性能。pMTJ器件表现出高的磁阻（>120%）和可靠的（错误率<10-4）双向开关，具有2至200 ns的电压脉冲。在相同的写入条件下，器件在9 K下的耐久性超过300 K的耐久性三个数量级，在10 ns写入脉冲下工作超过10^12个周期。与350 K时的临界开关电压相比，9 K时的临界开关电压随脉冲宽度的增加而增加33%~ 93%。对毯式pMTJ膜堆叠的铁磁共振和磁化测量表明，增加的切换电压与随着温度降低的自由层的有效磁各向异性和磁化的增加相关联。我们的工作表明，基于CoFeB/MgO的pMTJ具有实现低温MRAM的巨大潜力，并且其低温磁化强度和有效磁各向异性可以进一步优化以降低操作功率并提高耐久性。
2019-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Superconducting series nanowire detector counting up to twelve photons
提出一种由十二个并联集成电阻的 NbN 纳米线元件串联构成的超导光子数分辨探测器，在电信波长实现 0–12 光子的十三级分辨，并表明其具备扩展动态范围的潜力。
2013-11-25 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
