Tuning Yu-Shiba-Rusinov States in a Quantum Dot
本文研究了底栅InAs纳米线与普通引线和超导铝引线耦合时的亚带隙态输运谱。该设备显示出清晰的解决子间隙状态，我们可以跟踪系统的耦合参数进行调整，并作为间隙是通过一个磁场关闭。我们系统地提取系统参数，通过使用数值重整化群理论拟合的量子点的水平是通过量子相变静电和磁性调谐。我们也给出了一个直观的描述子间隙激发。
2016-09-13 cond-mat.supr-con
Yu-Shiba-Rusinov States in Ising Superconductors
University of Konstanz（康斯坦茨大学）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）
研究通过单个磁性杂质探测伊辛超导态，分析自旋轨道耦合和磁场下尤-希巴-鲁辛诺夫束缚态的形成，揭示其能谱特性与配对结构的关系，展示磁性杂质作为超导态结构敏感探针的作用。
2026-07-21 cond-mat.supr-con
Observation of Yu-Shiba-Rusinov states in superconducting graphene
当磁性原子被插入超导体内部时，由于磁性和超导性的对抗性质，超导秩序被局部耗尽。因此，独特的光谱特征，被称为Yu-Shiba-Rusinov状态，出现在超导间隙2 -4内。在不同材料中寻找Yu-Shiba-Rusinov态是激烈的，因为它们可以用作构建块来促进适合拓扑量子计算的Majorana模式。在这里，我们报告的Yu-Shiba-Rusinov状态的第一个实现在石墨烯，非超导的2D材料，没有磁性原子的参与。我们通过吸附纳米尺度超导Pb岛所带来的邻近效应7 -9在石墨烯中诱导超导性。使用扫描隧道显微镜和光谱学，我们测量的超导邻近间隙在石墨烯和我们可视化的Yu-Shiba-Rusinov状态在石墨烯晶界。我们的结果揭示了Yu-Shiba-Rusinov态的非常特殊的性质，它从晶界延伸超过20纳米。这些观察结果提供了长期寻求的实验确认，即石墨烯晶界具有局部磁矩10 -14，并构成了化学纯系统中Yu-Shiba-Rusinov态的首次观察。
2020-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Observation of tunable single-atom Yu-Shiba-Rusinov states
自旋与底层衬底的耦合是大量现象的基础。在金属基底的情况下，可以发生吸附原子磁矩的近藤屏蔽。当衬底变成超导体时，出现了一种有趣的情况，由于吸附原子自旋导致的对断裂导致Yu-Shiba-Rusinov束缚态，但也与Kondo现象交织在一起。通过扫描隧道谱，我们分析了近藤屏蔽和超导性的相互依赖关系。我们对Nb（110）上单个Fe原子的研究表明，这种耦合和由此产生的YSR态与吸附位置密切相关，并揭示了在近藤温度下的量子相变，其温度与超导能隙相当。结合密度泛函理论和连续时间量子Monte-Carlo计算的实验签名合理化，严格对待磁性和杂化效应在平等的基础上。
2020-06-16 cond-mat.supr-con
Scaling of Yu-Shiba-Rusinov energies in the weak-coupling Kondo regime
超导体上顺磁杂质的自由自旋态与屏蔽杂质的竞争可用近藤屏蔽$k_BT_K$与超导配对能$Δ$的能量标度来表征。当实验温度抑制近藤屏蔽，但保持超导性，即，当$Δ/k_B > T > T_K$时，此描述失败。在这里，我们探讨了这个温度范围内的一组锰酞菁分子修饰与氨（MnPc-NH $_3$）的铅（111）。我们表明，这些分子表现出弱耦合近藤共振满足所需的能量条件。我们关联了超导能隙内Yu-Shiba-Rusinov（YSR）束缚态的能量与近藤共振强度。我们揭示了束缚态能量遵循超导体上经典自旋的期望。这一发现是重要的，鉴于许多理论预测使用经典的自旋模型，特别是在超导衬底上的磁性纳米结构的马约拉纳束缚态的描述。
2017-10-12 cond-mat.supr-con
Fermi-Level Pinning of Yu-Shiba-Rusinov States in a Superconductor with Weakly Broken Spin-Rotational Invariance
本文通过完全自洽平均场最小模型，研究了在自旋旋转对称性微弱破缺的超导体中，YSR共振能量在临界耦合窗口内被钉扎在费米能级且杂质磁矩连续旋转的现象，强调了自洽性对理解复杂磁相互作用的关键作用。
2025-05-27 cond-mat.supr-con
Zeeman effects on Yu-Shiba-Rusinov states
当杂质自旋与巡游准粒子自旋之间的交换相互作用足够强或足够弱时，超导体中磁性杂质的基态分别为屏蔽自旋和自由自旋。在这两种情况下，最低激发态都是超导能隙内的束缚态，称为Yu-Shiba-Rusinov（YSR）态。的YSR状态是空间本地化，能量隔离，并充分自旋极化，导致应用程序，如功能扫描探针。虽然任何应用都需要确定杂质自旋是屏蔽的还是自由的，但合适的实验技术一直难以捉摸。在这里，我们展示了一个明确的方法来确定杂质基态使用塞曼效应。我们对Cu（111）表面和由单个磁性Fe原子修饰的超导Nb尖端之间形成的结进行了超低温扫描隧道谱研究。根据Fe吸附物的条件，光谱中的YSR峰在磁场中分裂或移动，分别表示Fe自旋被屏蔽或自由。我们的观测结果为磁性和超导性之间的竞争提供了新的见解，并为YSR态的应用奠定了基础。
2022-08-17 cond-mat.supr-con
Yu-Shiba-Rusinov states of impurities in a triangular lattice of NbSe$_{2}$ with spin orbit coupling
本文研究了超导主体三角晶格中磁性杂质自旋极化束缚态的形貌。在实验上已在2 H-NbSe $_{2}$晶体中观察到这种态[G. C. M 'enard等人，11，1013（2015）]，并揭示了延伸至数十纳米的振荡粒子-空穴不对称性。利用Bogoliubov-de Gennes方法研究了存在自旋轨道相互作用时的Yu-Shiba-Rusinov态。我们还研究了双杂质在三角晶格中几个相对位置的束缚态。
2017-11-09 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Large spatial extension of the zero-energy Yu-Shiba-Rusinov state in magnetic field
最近，基于工程超导体（SC）亚能隙态，如Andreev束缚态，Majorana零模或Yu-Shiba-Rusinov（Shiba）态，提出了各种有前途的量子比特概念。通过SC耦合这些子带隙态强烈依赖于它们的空间扩展，是未来量子技术的重要下一步。本文首次研究了半导体量子点中Shiba态在SC上的空间扩展。通过详细的输运测量和数值重整化群计算，我们发现零能Shiba态有一个显著的超过50 nm的扩展，远大于最近的扫描隧道显微镜（STM）测量中观察到的。此外，我们证明了它的空间延伸大大增加磁场。
2020-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Robustness of Yu-Shiba-Rusinov resonances in presence of a complex superconducting order parameter
稳健的量子系统依赖于具有最小化驰豫通道的保护环境。超导间隙在这种环境的设计中起着重要的作用。局域单自旋与常规超导体的相互作用通常导致在超导能隙内受到保护的固有极窄Yu-Shiba-Rusinov（YSR）共振。然而，这可能不适用于超导体与非平凡的，能量依赖的序参量。利用Fe掺杂的双带超导体NbSe $_2$，我们证明了由于其复值和能量相关的序参量之间的非平凡关系，YSR态不再局限于带隙内.它们可以出现在间隙之外（i. e.在相干峰内），其中它们也可以获得实质上的固有寿命加宽。T矩阵散射计算与实验数据非常吻合，并将本征YSR态展宽与基质的序参量虚部联系起来。我们的研究结果表明，非热弛豫机制有助于有限的寿命的YSR状态，即使在超导能隙，使他们对剩余相互作用的保护比以前假设的少。YSR状态可以作为有价值的探针的非平凡的序参量促进明智的选择保护超导体。
2019-07-12 cond-mat.supr-con
Coexistence of topologically trivial and non-trivial Yu-Shiba-Rusinov bands in magnetic atomic chains on a superconductor
本文结合第一性原理计算与扫描隧道显微镜实验，研究Nb(110)和Ta(110)上Mn原子链的YSR带拓扑性质，发现镜像对称可保护偶数与奇数YSR态分别产生多个Majorana零模。
2025-04-10 cond-mat.supr-con
Topological superconductivity in a multichannel Yu-Shiba-Rusinov chain
磁原子链被放置在具有大自旋轨道耦合的s波超导体的表面上，为实现以Majorana零能模的存在为特征的拓扑超导态提供了一个有前途的平台。在这项工作中，我们研究了由磁性杂质诱导的Yu-Shiba-Rusinov态的一维链的性质，使用一个现实的模型，包括存在多个散射通道的磁性原子。这些通道通过自旋-轨道耦合混合，并通过Yu-Shiba-Rusinov态在链的不同位置的杂化，导致链的多能带结构。我们得到了这种能带结构的拓扑相图。我们确定的参数制度，不同的频带导致一个拓扑相，并表明，包含较高的频带可以大大扩大相空间的拓扑状态的实现。
2015-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Yu-Shiba-Rusinov tips: imaging spins at the atomic scale with full magnetic sensitivity
该研究制备了顶端附着磁性吸附原子的功能化Yu-Shiba-Rusinov（YSR）超导针尖，证明其具备全磁灵敏度且耐强磁场，可实现原子尺度磁相互作用及磁场驱动自旋织构转变的成像。
2023-07-18 cond-mat.supr-con
Quantum Yu-Shiba-Rusinov dimers
超导衬底上的磁性吸附原子随着与传导电子交换耦合的增加而发生量子相变。对于量子自旋，这种跃迁伴随着吸附原子自旋的屏蔽。在这里，我们探讨这种筛选的相图和subgap激发光谱的磁性吸附原子的二聚体的杂交的Yu-Shiba-Rusinov状态和自旋-自旋相互作用的后果。我们特别考虑了更高的自旋，单离子各向异性，Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida耦合，以及与过渡金属和稀土系统相关的Dzyaloshinsky-Moriya相互作用。我们的灵活的方法的基础上的零带宽近似提供了详细的物理见解，并在良好的定性协议与可用的数值-重整化群计算单体和二聚体。值得注意的是，我们发现，即使在大的杂质自旋或强单离子各向异性的限制，量子自旋的二聚体的相图仍然是定性不同的基于经典自旋的相图，突出了量子Yu-Shiba-Rusinov二聚体理论的必要性。
2022-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Coupling of Yu-Shiba-Rusinov states in 1D chains of Fe atoms on Nb(110)
Yu-Shiba-Rusinov态在磁性杂质二聚体中的杂化导致类分子成键和反键模式。在多杂质系统中，相互作用产生YSR带，甚至可以导致形成拓扑非平凡的超导态，其特征在于系统边缘的马约拉纳费米子。为了更详细地了解这些相互作用，我们研究了清洁Nb（110）上短一维Fe链中YSR态的耦合。我们观察到的单原子YSR峰分裂成偶数或奇数空间对称的多个状态，并确定了一个特殊的依赖性的偶数和奇数状态的能量位置上的链长。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Yu-Shiba-Rusinov states in the charge-density modulated superconductor NbSe2
NbSe $_2$是一种低温下电荷密度有序与配对关联共存的超导体。在这里，我们研究了磁性吸附原子和它们的Yu-Shiba-Rusinov（YSR）束缚态与电荷密度序的相互作用。利用无公度性质的电荷密度波（CDW），我们的测量提供了一个彻底的图片如何CDW影响的能量和波函数的YSR状态。通过模型计算解释了YSR态与吸附位相对于CDW的依赖关系的主要特征。几个属性使NbSe $_2$一个有前途的基板实现拓扑纳米结构。我们的研究结果将是重要的设计这样的系统。
2020-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Inductive microwave response of Yu-Shiba-Rusinov states
本文计算了跨越磁性杂质和自旋库仑阻塞量子点的相位偏置约瑟夫森结的频率相关导纳。局域磁矩产生Yu-Shiba-Rusinov束缚态，它控制子带隙吸收以及感应响应。我们的模型系统的超导自旋极化交换cotunnel结和计算的线性电流响应的交流偏置电压，包括其依赖于相位偏置以及粒子空穴，和源漏耦合的不对称性。相应的电感导纳进行了分析和比较的结果的零带宽，以及无限间隙近似超导安德森模型。所有三种方法都捕获了相互作用引起的$0-π$转变，其反映为绝热感应响应中的不连续性。
2021-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Collective Yu-Shiba-Rusinov states in magnetic clusters at superconducting surfaces
研究了超导体表面多个磁性吸附原子（团簇）产生的YSR态的性质。对于磁性团簇，其成分之间的距离相等，我们证明了形成有效的自旋非极化YSR状态与子间隙能量独立的磁性杂质的自旋配置。我们解决了任意自旋结构的问题，分析自旋极化（色散能级）和自旋非极化（钉扎能级）的解决方案。自旋极化溶液的能量可以用团簇的净磁矩来表征，而自旋非极化溶液的波函数则与之有效地解耦，这种解耦使得它们对热涨落是稳定的，并且可以在扫描隧道显微镜实验中检测到。
2018-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Coupled Yu-Shiba-Rusinov states in molecular dimers on NbSe$_2$
磁性杂质通过破坏时间反演对称性并在超导能隙内诱导出所谓的Yu-Shiba-Rusinov（YSR）低能束缚态，对超导性产生显著影响。在二维体系中，YSR态的空间范围大大增强，这将有利于耦合态的形成。本文利用低温扫描隧道显微镜（STM）和光谱学（STS）观测了二维超导体NbSe $_2$上单个酞菁钴（CoPC）分子的YSR态。我们使用STM横向操纵，以创建受控的CoPc二聚体，并证明耦合YSR状态的形成。实验结果证实了晶格和连续模型中的耦合态的理论分析。我们的工作形成了一个重要的一步，实现奇异的拓扑状态的设计师磁晶格。
2017-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Interplay Between Yu-Shiba-Rusinov States and Multiple Andreev Reflections
受最近对超导表面单个磁性杂质的扫描隧道显微镜实验的启发，我们在这里对Yu-Shiba-Rusinov束缚态和（多重）Andreev反射之间的相互作用进行了全面的理论研究。我们的理论是基于一个安德森模型与打破自旋简并和非平衡格林函数技术，使我们能够描述通过耦合到超导导线的磁性杂质的电子输运任意结的透明度的组合。使用这种组合，我们能够阐明不同的隧穿过程，给一个显着的贡献subgap运输。特别是，我们预测的发生大量的各种各样的Andreev反射介导的Yu-Shiba-Rusinov束缚态，明显不同于标准的Andreev过程中的非磁性系统。此外，我们提供了具体的指导方针，就如何实验确定的subgap功能源自这些隧道事件。总的来说，我们的工作提供了新的见解的作用的自旋自由度在Andreev输运物理。
2020-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson tunneling through a Yu-Shiba-Rusinov state: Interplay of $π$-shifts in Josephson current and local superconducting order parameter
Uppsala University（乌普萨拉大学）；Max-Planck-Institut für Festkörperforschung（马克斯·普朗克固体研究所）
研究揭示了约瑟夫森电流与局部超导序参数的π移位在量子相变中的相互作用，发现两者由YSR态主导但互不直接影响。
2026-02-09 cond-mat.supr-con
Wave-function engineering on superconducting substrates: Chiral Yu-Shiba-Rusinov molecules
本研究利用超导基底上的磁性原子YSR态，通过基底调控打破对称性，设计出手性波函数，扩展了量子态工程的可能性。
2024-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum magnetism and topological superconductivity in Yu-Shiba-Rusinov chains
超导体上的磁性吸附原子链被认为是实现Majorana终态的有希望的系统。在这里，我们表明，稀Yu-Shiba-Rusinov（YSR）链也是一个通用的平台，量子磁性和相关的电子动力学，具有广泛的可调自旋值和耦合。针对亚能隙激发，我们导出了稀量子YSR链的扩展$t-J$模型，并用它研究了相图和隧穿谱。我们探讨了量子磁性的拓扑超导相的形成的影响，对比现有的模型假设经典的自旋纹理。
2021-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Relativistic first principles theory of Yu--Shiba--Rusinov states applied to an Mn adatom and Mn dimers on Nb(110)
我们提出了一个完全基于相对论第一性原理的理论方法，用于计算超导衬底表面磁性杂质的光谱特性，为Yu-Shiba-Rusinov（YSR）态的研究提供了一个材料特定的框架。利用局域态密度的轨道分解，详细讨论了Mn原子和两种Mn二聚体在Nb（110）表面上YSR态的形成，并与最近的实验结果进行了比较.在吸附原子的情况下，我们发现自旋-轨道耦合轻微移动的YSR峰的一些和Nb原子上的局部自旋极化也有边际效应，它们的位置。此外，通过缩放Mn位上的交换场，我们可以解释光谱中缺少$d_{x^2-y^2}$样YSR态。虽然我们的结果为紧密包装的铁磁二聚体是在令人满意的协议与实验观察到的分裂的YSR状态，在反铁磁二聚体的情况下，我们发现，自旋轨道耦合是不够大，以解释分裂的YSR状态在实验中看到的。改变该二聚体中的磁矩的相对取向诱导YSR状态的分裂，并且还改变它们的能量，甚至导致在最深的YSR状态的情况下形成零偏置峰。
2021-09-08 cond-mat.supr-con
Controlled length-dependent interaction of Majorana modes in Yu-Shiba-Rusinov chains
超导体上的磁性原子诱导局域Yu-Shiba-Rusinov（YSR）束缚态。拓扑超导性和马约拉纳模式可以在杂交YSR状态阵列中进行工程设计的建议导致了他们的深入研究。在这里，我们研究出现的Majorana模式从人工构建的锰（Mn）链超导铌（Nb）的杂化YSR状态的频带。通过在单原子水平上控制链的几何形状，我们可以测量到随着链长的增加，相互作用引起的Majorana模从链两端的能量分裂。我们发现周期性的长度，它们的相互作用被调谐到零内的实验能量分辨率。我们的工作揭示了操纵和最小化有限大小系统中马约拉纳模式之间的相互作用的方法，这是基于马约拉纳的量子信息存储和处理所需的。
2021-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Qubit based on spin-singlet Yu-Shiba-Rusinov states
通过与超导体的Bogoliubov准粒子结合，可以屏蔽单电子占据的相互作用量子点的局域磁矩。这在超导能隙内产生了一个长寿命的离散自旋单重态，称为Yu-Shiba-Rusinov（YSR）态。我们研究了嵌入两个超导小岛之间的量子点诱导的亚带隙态的性质。我们发现该系统具有两个自旋单重态亚带隙态，它们具有不同的空间电荷分布。这些状态可以线性叠加，并使用施加在栅电极上的电场脉冲进行相干操纵。这样的YSR量子比特可以使用当今的技术来实现。
2021-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Self-Organized Topological Superconductivity in a Yu-Shiba-Rusinov Chain
我们研究了一个耦合到常规三维超导体的磁矩交换链。在正常状态下，链有序成共线配置，而在超导相，我们发现铁磁性是不稳定的磁螺旋状态的形成。除了弱交换耦合的螺旋波矢量大大超过超导相干长度的倒数作为一个结果的强烈的自旋-自旋相互作用介导的子带的Yu-Shiba-Rusinov状态。此外，简单的自旋-自旋交换描述随着子带隙穿过费米能而分解，其中螺旋相位通过带内的$p-$波超导能隙的自发打开而变得稳定。这导致了电子驱动的拓扑超导性与马约拉纳边界模式使用超导表面上的磁性原子的可能性。
2016-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Observation of Yu-Shiba-Rusinov-like states at the edge of CrBr3/NbSe2 heterostructure
本文利用更高分辨率的极低温扫描隧道显微镜重新研究CrBr3/NbSe2异质结构，观测到其边缘的类Yu-Shiba-Rusinov态，明确其与Majorana边缘模不符，为理解该异质结构界面耦合提供关键信息。
2024-11-27 cond-mat.supr-con
Spin relaxation, Josephson effect and Yu-Shiba-Rusinov states in superconducting bilayer graphene
双层石墨烯有两个不等价的亚晶格，因此，相同的吸附原子杂质可以表现在光谱上不同的方式-尖锐与宽共振附近的电荷中性-这取决于它吸附的亚晶格。采用格林函数的分析方法和数值Kwant包，我们调查的光谱和运输之间的相互作用的共振和超导相干诱导的双层石墨烯接近的s波超导体。通过分析准粒子自旋弛豫速率、Yu-Shiba-Rusinov态能量、Andreev谱和约瑟夫森结的超导特性与掺杂和温度的关系，我们发现了区别共振和非共振区域的独特超导特征。我们的研究结果在某些方面超越了超导双层石墨烯，并适用于由共振磁性杂质功能化的一般s波超导体。
2022-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
DC Josephson effect between two Yu-Shiba-Rusinov bound states
本文理论研究两个磁性杂质YSR态之间的直流约瑟夫森效应，预言弱耦合下的多次0-π转变、临界电流对自旋取向的依赖以及强耦合下三重态超导导致的非正弦电流-相位关系，为超导自旋电子学提供重要理论依据。
2023-09-26 cond-mat.supr-con
Study of Yu-Shiba-Rusinov bound states by tuning the electron density at the Fermi energy
磁性原子可以破坏超导体的库珀对，导致超导带隙内Yu-Shiba-Rusinov（YSR）束缚态的形成。理论预言可以通过调节费米能级处的电子密度来控制YSR束缚态，但尚未得到深入的研究。在这项工作中，我们研究了YSR的束缚态响应的潜在散射U的性质，通过调整电子密度在费米能量。通过比较Pb（111）上的Mn酞菁分子和PbSe/Pb（111）上的Co原子两个体系，我们证明了U的符号可以通过改变费米能级处的电子密度而明确地确定。我们还表明，U竞争的交换相互作用JS在形成YSR束缚态。我们的工作提供了深入了解磁性原子和超导体之间的相互作用在基础水平。
2020-10-20 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Diode effect in microwave irradiated Josephson junctions with Yu-Shiba-Rusinov states
Institute for Theoretical Physics and Astrophysics, University of Würzburg（维尔茨堡大学理论物理与天体物理研究所）；Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ct.qmat（维尔茨堡-德累斯顿卓越集群 ct.qmat）
研究微波辐照下含有磁杂质诱导的Yu-Shiba-Rusinov态的约瑟夫森结，通过打破粒子-空穴对称性和反演对称性，实现临界电流的不对称性，并可通过微波参数高度调控，甚至达到完美二极管效应。
2026-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Effects of nonmagnetic disorder on the energy of Yu-Shiba-Rusinov states
我们研究了Yu-Shiba-Rusinov态（超导体中磁散射体周围形成的束缚态）对二维和三维系统中磁无序存在的敏感性。我们制定了一个散射的方法来解决这个问题，并减少了两个贡献：无序引起的正常反射和Andreev反射的振幅的随机相位的无序的影响。我们发现，这两个都是小的，即使是适度的混乱。在无序诱导的平均自由程小于超导相干长度的脏极限中，Yu-Shiba-Rusinov态的能量变化在费米波长与平均自由程的比值中保持较小，这种效应在三维中更为明显，只有磁散射体的几个费米波长范围内的杂质才有贡献。在两个维度上，能量的变化是一个对数因子，因为杂质的贡献达到了超导相干长度的数量级的距离。
2017-11-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Non-Topological Edge-Localized Yu-Shiba-Rusinov States in CrBr$_3$/NbSe$_2$ Heterostructures
本研究利用低温扫描隧道显微镜和光谱学探究CrBr$_3$/NbSe$_2$异质结，发现其边缘存在非拓扑的Yu-Shiba-Rusinov态，证实了该系统缺乏拓扑超导性，并呼吁深入理解磁绝缘体与超导体的相互作用。
2025-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Yu-Shiba-Rusinov states in the s-wave superconducting kagome Hubbard model: Self-consistent Bogoliubov-de Gennes calculations
本研究通过自洽求解Bogoliubov-de Gennes方程，探讨了s波超导kagome模型中磁性杂质附近的局域超导电性，发现随杂质-电子相互作用强度增大，系统发生一级相变并出现迟滞回线，且该相变特性对化学势位置高度敏感。
2024-08-30 cond-mat.supr-con
Breakdown of the Hebel-Slichter effect in superconducting graphene due to the emergence of Yu-Shiba-Rusinov states at magnetic resonant scatterers
采用解析方法和量子输运模拟，我们研究了在共振磁性和自旋轨道活性杂质存在下，由$s$波超导体邻近的石墨烯中准粒子自旋的弛豫。在非共振状态下，当电子从磁性杂质上散射时，弛豫随温度的降低而增加，即Hebel-Slichter效应;当杂质具有自旋轨道耦合时，弛豫随温度的降低而减小。这种独特的温度依赖性（不存在于正常状态）唯一区分两种散射机制。然而，我们表明，赫贝尔Slichter图片打破共振。在超导能隙内Yu-Shiba-Rusinov束缚态的出现使谱重重新分布远离磁共振。结果与Hebel-Slichter理论相反：自旋弛豫随温度降低而减小。我们的研究结果适用于一般的$s$波超导体与共振磁性杂质，而且，正如我们所示，共振磁性约瑟夫森结。
2020-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Coupled Yu-Shiba-Rusinov states induced by a many-body molecular spin on a superconductor
超导体上的磁性杂质诱导Yu-Shiba-Rusinov（YSR）束缚态，通过隧道光谱检测为超导能隙内的长寿命准粒子激发。耦合YSR态构成了设计人工超导态的基本元素，但它们的衬底介导的相互作用通常很弱。在本文中，我们报告说，分子内（Hund的样）交换相互作用产生耦合YSR状态跨分子平台。我们测量了磁性铁卟啉在Pb（111）表面的YSR谱，发现了两个轨道相互作用通道的证据，这两个轨道相互作用通道反转了它们在分子上的粒子-空穴不对称性。数值计算表明，这两个通道具有相同的YSR非对称性图案是由两个具有相反势散射的自旋托管轨道强耦合引起的。这两个通道可以通过将电子隧穿到每个轨道中来类似地激发，描绘了使用分子平台的纠缠超导束缚态的新场景。
2021-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Photon-assisted tunneling at the atomic scale: Probing resonant Andreev reflections from Yu-Shiba-Rusinov states
超导结中的超导过程有很多种，包括单个电子、库珀对，甚至更多的电子通过多次Andreev反射而转移。光子辅助隧穿与古老的Tien-Gordon模型相结合，长期以来一直是识别超导体之间隧穿过程的有力工具。在这里，我们探测超导隧道结，包括杂质诱导的Yu-Shiba-Rusinov（YSR）状态，通过暴露在微波辐射的超导尖端的扫描隧道显微镜。我们发现，一个简单的Tien-Gordon描述描述的隧穿单电子和库珀对到裸衬底，但打破了隧穿通过YSR状态的共振Andreev反射。我们开发了一个改进的理论描述，这是非常符合数据。我们的研究结果建立了光子辅助隧穿作为一个强大的工具来分析隧穿过程在原子尺度上，这应该是特别翔实的非常规和拓扑超导体。
2020-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spatially dispersing Yu-Shiba-Rusinov states in the unconventional superconductor $\mathrm{FeTe}_{0.55}\mathrm{Se}_{0.45}$
通过使用扫描隧道显微镜（STM），我们发现和表征的色散，能量对称的间隙状态的铁基超导体$\mathrm{FeTe}_{0.55}\mathrm{Se}_{0.45}$，一种材料，表现出签名的拓扑超导性，和马约拉纳束缚态的涡核或杂质的位置。我们使用一个超导STM尖端增强的能量分辨率，这使我们能够表明，杂质状态可以通过费米能级与不同的尖端样品的距离进行调谐。我们发现杂质态是Yu-Shiba-Rusinov（YSR）型的，并认为能量漂移是由于$\mathrm{FeTe}_{0.55}\mathrm{Se}_{0.45}$中的低超流密度导致的，这使得针尖的电场可以轻微穿透样品。我们模型的单杂质安德森模型内的新引入的尖端门控的情况下，发现很好的协议的实验数据。
2020-06-23 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Anisotropy of Yu-Shiba-Rusinov states in NbSe$_2$
本文分析了NbSe$_2$中YSR态的STM数据，发现决定其空间形态的关键是各向异性前因子而非指数衰减长度，该前因子在超导能隙线性阶与正常金属的各向异性响应相同，为设计多杂质能隙内态提供了正确分析方法。
2024-12-23 cond-mat.supr-con
Emergence and Manipulation of non-equilibrium Yu-Shiba-Rusinov states
含时现象实验研究的进展为研究强关联和拓扑材料的复杂电子结构开辟了一条新的途径。在$s$波超导体中，磁性杂质诱导的Yu-Shiba-Rusinov（YSR）态为研究系统对磁环境随时间变化的响应提供了一个理想的候选系统.在这里，我们表明，通过施加随时间变化的磁交换耦合，通过改变杂质二聚体中的磁矩的相对排列，或通过杂质磁矩的周期性驱动，可以通过随时间变化的量子相变，其中系统经历了从单线态到双线态基态的过渡来调谐系统。我们表明，电子系统对外部扰动的响应，可以通过随时间变化的微分电导，$dI(t)/dV$，这在类似于平衡的情况下，是成比例的非平衡局域态密度成像。我们的研究结果开辟了可视化复杂量子系统对依赖于时间的外部扰动的响应的途径。
2021-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Yu-Shiba-Rusinov bands in ferromagnetic superconducting diamond
材料中不同奇异特性的组合为其新的潜在应用的出现铺平了道路。一个例子是最近发现的相互对立的铁磁性和超导性的氢化掺硼金刚石，这有望成为一个有吸引力的系统，探索非常规物理共存。在这里，我们展示了Yu-Shiba-Rusinov（YSR）带的出现，其空间范围为几十纳米，在铁磁超导金刚石中使用扫描隧道光谱。我们从理论上证明了三维超导体表面的二维自旋晶格是如何产生YSR带的，以及它们的态密度分布是如何与自旋晶格结构相关联的。实现铁磁性和超导性共存的新形式的既定策略为设计不寻常的电子状态以及设计性能更好的超导设备开辟了一条道路。
2020-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Non-local detection of coherent Yu-Shiba-Rusinov quantum projections
本文利用超导体表面量子围栏的本征模式，实验实现了磁性杂质诱导的Yu-Shiba-Rusinov量子态的相干投影，并通过调谐围栏本征模式穿过费米能操纵其粒子-空穴组成，提出了一种受控非局域探测磁体-超导体混合量子态的新方法。
2024-10-21 cond-mat.supr-con quant-ph
Yu-Shiba-Rusinov states in a superconductor with topological Z2 bands
Yu-Shiba-Rusinov（YSR）态是超导体中磁性杂质诱导的局域带隙态。最近的实验使用STM针尖来操纵Fe吸附原子和具有具有拓扑表面态的$Z_2$非平凡能带结构的${\rm FeTe}_{0.55}{\rm Se}_{0.45}$超导体之间的交换耦合。当针尖靠近单个Fe吸附原子时，隙内态的能量被调制，并出现两个不寻常的零能交叉，这不能通过将磁性杂质耦合到超导拓扑表面狄拉克锥来理解。在这里，我们用数值和解析方法研究了具有非平凡$Z_2$带的超导体中的YSR态，并解释了作为磁性杂质和体态之间交换耦合的函数的两个零能量交叉的起源。我们分析了拓扑表面状态的作用，并比较间隙状态与平凡的$Z_2$带系统。进一步研究了YSR态的自旋极化，为今后的实验测量提供了依据。
2022-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Yu-Shiba-Rusinov screening of spins in double quantum dots
耦合到超导体的磁性杂质在超导能隙内产生Yu-Shiba-Rusinov（YSR）态。随着交换耦合的增加，该态的激发能最终过零，系统切换到YSR基态，束缚准粒子通过$\hbar/2$屏蔽杂质自旋。在这里，我们探索InAs纳米线双量子点隧道耦合到超导体，并证明自旋1/2和自旋1状态的YSR屏蔽。通过9个不同的电荷状态的双点门控，我们表明，蜂窝图案的零偏置电导峰，原型的双点耦合到正常的引线，被替换为线的零能量YSR状态。这些封闭区域的YSR屏蔽点自旋显示独特的光谱特征，其特征形状和拓扑结构显着改变隧道耦合强度。我们发现一个简单的零带宽近似，并与数值重整化群计算的双轨道安德森模型的良好协议。
2017-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Odd-parity ground state in dilute Yu-Shiba-Rusinov dimers and chains
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Dahlem Center for Complex Quantum Systems and Fachbereich Physik, Freie Universität Berlin（达勒姆复杂量子系统中心及物理系，柏林自由大学）；Institut für Experimentelle und Angewandte Physik, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel（基尔大学实验与应用物理学研究所）；Ruprecht Haensel Laboratory, Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（鲁普雷希特·亨塞尔实验室，德国电子同步加速器研究所）
研究通过STM在NbSe₂上构建奇宇称基态双体，揭示其作为拓扑YSR链前体的潜力，并发现YSR带形成与量子自旋效应和铁磁耦合有关。
2025-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
DC Josephson transport in a three-terminal Yu-Shiba-Rusinov system
Birla Institute of Technology and Science, Pilani-Dubai Campus（印度理工学院比拉pilani校区迪拜分校）
该研究以三端YSR结为对象，利用磁场调控实现了非互易超电流输运，确立了其作为原子尺度工程非互易超导输运平台的潜力。
2026-07-30 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Yu-Shiba-Rusinov states, the BCS-BEC crossover, and the exact solution in the flat-band limit
研究了Richardson模型中磁性杂质超导体在不同电子配对强度下的亚带隙Yu-Shiba-Rusinov（YSR）态，从弱耦合Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）态到强耦合BEC态.我们观察到，作为杂交强度和杂质的现场电位的函数的YSR激发光谱的配对强度的增加的效果是唯一的定量，事实上，相当弱的结果时，适当地重新缩放。我们进一步证明了这个问题在深BEC极限下是解析可解的，这相当于平带超导。这个精确解可以与零带宽（ZBW）有效BCS平均场哈密顿量有关，其中超导体由具有现场配对的单电子能级描述。理查森模型的BCS和BEC区域之间的微小差异解释了BCS平均场哈密顿量的简单ZBW计算的成功。一个ZBW模型只需要一个合适的参数重新调整，成为有用的定量预测工具的完整的问题。
2022-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin-polarized currents and noise in NS junctions with Yu-Shiba-Rusinov impurities
被磁性杂质无序化的传统超导体表现出与原始超导体截然不同的物理性质。在我们之前的工作[Phys. Rev. B 92，245430（2015）]中，我们探索了两种极端情况下这种系统的光谱和热力学性质：完全随机和铁磁排列的杂质磁矩。在这里，我们考虑这些系统的输运性质，并表明它们有可能被用于超导自旋电子器件。每个磁性杂质贡献一个Yu-Shiba-Rusinov（YSR）束缚态的频谱，驻留在子带隙能量。假设YSR态形成金属带，我们证明了当杂质是铁磁有序的时，这些态所携带的隧穿电流可以是高度自旋极化的。自旋极化可以通过简单地调节偏置电压来切换。此外，即使当杂质自旋完全不相关时，如果隧道界面是自旋激活的，仍然可以实现电流的几乎100%的自旋极化。我们计算电流和噪声，隧道和完全透明的制度之间的接口的变化参数，并分析单粒子和Andreev反射过程的相对作用。
2016-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Yu-Shiba-Rusinov states in real metals
由超导体带隙内的磁性杂质诱导的Yu-Shiba-Rusinov（YSR）态的理论描述通常依赖于经典自旋模型或限于自旋1/2量子自旋。这些模型未能解释过渡金属杂质诱导的YSR态的重要方面，包括耦合到几个传导电子通道的更高量子自旋的影响，晶体或配体场效应，以及磁各向异性。我们介绍和探讨了零带宽模型，它结合了这些方面，很容易解决的数值，并在几个限制情况下分析听话。该模型的主要简化是忽略杂质自旋和传导电子之间的交换耦合的近藤重整化。然而，我们发现在这些情况下，我们可以比较我们的结果与现有的数值重整化群计算优秀的对应。我们应用该模型来获得和理解作为配对强度和磁各向异性以及子隙激发谱的函数的相图。单通道的情况下是最相关的过渡金属杂质嵌入到超导衬底上的金属配合物，而多通道的情况下过渡金属吸附原子模型。
2021-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Mapping of Yu-Shiba-Rusinov states from an extended scatterer
我们用亚分子分辨率研究了酞菁铜分子与超导Vanessa（100）表面相互作用产生的Yu-Shiba-Rusinov（YSR）态的空间演化.每个分子在不同的能量下产生几个YSR状态，显示出明显不同的空间强度模式。令人惊讶的是，在分子上发现最大的YSR强度不是在金属中心，而是靠近吡咯N-原子之一，表明通过有机配体的强分子底物相互作用。能量分辨的YSR图表明，不同的YSR态来源于不同的分子轨道。我们还遵循的YSR状态远远超出的程度的分子，并发现明确的振荡的YSR强度没有强烈的粒子空穴散射相位差。这与点散射模型的预期和最近关于超导体上原子杂质的实验结果相反。我们的结果可以解释作为扩展散射体的分子系统。我们的研究结果提供了新的见解，是至关重要的解释各种磁系统对超导体的影响，特别是那些在马约拉纳束缚态的背景下讨论，因为它们的大小不能被视为点一样，以及。
2018-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Switchable molecular functionalization of an STM tip: from a Yu-Shiba-Rusinov tip to a Kondo tip
在这项工作中，我们制作和表征的功能化超导（SC）Nb尖端的扫描隧道显微镜（STM）。尖端用四氰基醌二甲烷分子（TCNQ）官能化，该分子从尖端接受电荷并产生磁矩。因此，在扫描隧道谱（STS）中，尖锐的，偏置对称的子带隙状态识别为Yu-Shiba-Rusinov（YSR）的束缚态出现对金属gr/Ir（111）样品的无特征的态密度。虽然与SC尖端的磁性杂质的耦合制度取决于分子的初始吸收配置，超导尖端和带电的TCNQ分子之间的相互作用强度可以通过调节尖端样品的距离可逆地控制。从一个耦合制度的控制过渡到其他允许我们验证的两个竞争的多体效应的功能化尖端的能量尺度之间的关系。用磁场淬灭Nb尖端的SC态，从由YSR束缚态主导的尖端突然切换到近藤尖端。
2022-05-24 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Broadened Yu-Shiba-Rusinov states in dirty superconducting films and heterostructures
几十年来，超导体中的势和磁无序的相互作用仍然是一个活跃的研究领域。在Usadel方程的框架下，我们研究了脏超导膜中孤立经典磁性杂质附近的局域态密度。我们发现，一个潜在的无序结果在Yu-Shiba-Rusinov（YSR）能量的局域态密度的δ函数加宽。该加宽与膜的正常状态扩展电阻的平方根成比例。我们表明，介观波动所造成的潜在的障碍影响至关重要的一个档案的本地密度的状态附近的YSR能量。此外，我们证明了扫描隧道显微镜的尖端可以掩盖的YSR功能在当地的态密度。此外，我们还研究了位于脏超导体/正常金属结正常区域的磁性杂质链附近的局域态密度。我们发现在局域态密度附近的YSR能量的共振。共振峰的能量尺度由正常状态下每平方膜电阻的平方根控制。
2022-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Yu-Shiba-Rusinov states in 2D superconductors with arbitrary Fermi contours
超导体上的磁性杂质诱导子带隙Yu-Shiba-Rusinov（YSR）束缚态，这些束缚态位于杂质位置，并在几纳米的距离内逐渐远离杂质。在这篇文章中，我们提出了一个理论方法来计算的YSR谱的空间分布的二维超导体的任意费米轮廓（FC）的磁性杂质的存在下。基于格林函数（GF）理论，我们将任意轮廓形状近似为正多边形，得到了一个通用的解析表达式。这种方法使我们能够显示YSR状态的空间衰减（因此，扩展）和宿主超导体的FC形状之间的联系。我们进一步应用该方法计算了附近杂质原子存在下YSR态的演化，并将计算结果与$β$ -Bi 2 Pd超导体上锰二聚体相互作用的扫描隧道显微镜（STM）测量结果进行了比较.该方法可以很容易地扩展到任何数量的磁耦合杂质，因此，提供了一个有用的工具，用于模拟在人工原子纳米结构的相互作用YSR态的光谱特性。
2022-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
