Supercurrent carried by non-equlibrium quasiparticles in a multiterminal Josephson junction
本文从理论上研究了偏置三端约瑟夫森结中的相干多次Andreev反射。我们证明，直流流经结由超导成分时，偏置电压是相称的。这种无耗散电流取决于超导引线中的相位，并且源于由源自超导引线的准粒子的非局域Andreev反射引起的库珀对转移过程。我们在最近测量的电流和电导图中确定了超导增强线[Y。Cohen等人，PNAS 115，6991（2018）]，并表明相位相关电流分量的大小与结透明度成比例，功率对应于分量阶数。
2019-02-21 cond-mat.mes-hall
Three "universal" mesoscopic Josephson effects
1.导言2.《Excitation Spectrum 3》来自散射矩阵4的激发光谱。短路连接限制5. 5.1量子点接触5.2量子点5.3无序点接触（平均超电流，超电流波动）
2006-05-23 cond-mat.mes-hall
Supercurrent Flow in Multi-Terminal Graphene Josephson Junctions
本文研究了具有多个超导终端的弹道式平面约瑟夫森结的电子性质。我们的器件由封装在氮化硼中的单层石墨烯组成，并具有氘-氘接触。电阻测量产生多个谐振特征，这归因于相邻和非相邻约瑟夫森结之间的超电流流动。特别是，我们发现超导和耗散电流共存于同一区域的石墨烯。我们表明，耗散电流的存在下，主要结果在电子加热和估计相关的温度上升。我们发现，在封装的石墨烯中的电子有效地冷却通过电子-声子耦合。
2018-10-27 cond-mat.mes-hall
Anomalous temperature dependence of the supercurrent through a chaotic Josephson junction
我们计算了超导体与一个相位相干的金属粒子（量子点）弱耦合的约瑟夫森结中的超导电流。量子点中的经典运动被假定为在大于遍历时间$τ_{erg}$的时间尺度上是混沌的，遍历时间$τ_{erg}$本身远小于平均停留时间$τ_{dwell}$。约瑟夫森结的激发光谱具有带隙$E_{gap}$，其可以小于块体超导体中的带隙$Δ$。平均超电流计算在各态历经制度$τ_{erg} \ll \hbar/Δ$，使用随机矩阵理论，并在非各态历经制度$τ_{erg} \gg \hbar/Δ$，使用超电流和驻留时间分布之间的半经典关系。与传统的约瑟夫森结相反，将温度升高到激发间隙以上不一定导致超导电流的指数抑制。相反，我们发现了一个温度制度之间的$E_{gap}$和$Δ$的超导随温度的递减。这种极其微弱的温度依赖性是由激发光谱中的长程相关引起的，其在大于$E_{gap} \simeq \hbar/τ_{dwell}$的能量范围$\hbar/τ_{erg}$上延伸。Aslamazov、Larkin和Ovchinnikov在由两个隧道势垒之间的无序金属组成的约瑟夫森结中发现了类似的超导电流对数温度依赖性。
2004-08-27 cond-mat.mes-hall
Nambu-Goldstone modes and the Josephson supercurrent in the bilayer quantum Hall system
在填充因子为$ν=1$的双层量子霍尔系统中，层间相位相干性自发产生。另一方面，自旋和赝自旋自由度在填充因子为$ν=2$的双层量子霍尔系统的倾斜反铁磁相中相干纠缠。对于这两种情况，都出现了复杂的南武-戈德斯通模式，在零隧道相互作用极限下具有线性色散。然后，它的相场在每一层中激发约瑟夫森超导电流，这就像超导体一样是无耗散的。利用Grassmannian形式，研究了在$ν=1,2$下双层量子霍尔系统中，Nambu-Goldstone模与Josephson超电流的相位相干性及其对霍尔电阻的影响.
2013-04-01 cond-mat.mes-hall
Anisotropic supercurrent suppression and revivals in a graphene-based Josephson junction under in-plane magnetic fields
本研究构建了WSe₂封装双层石墨烯带的铌基可调谐约瑟夫森结，表征其干涉特性与动力学，发现面内磁场下超流存在强各向异性，平行磁场下超流抑制并恢复，垂直磁场下几乎无影响，该现象源于超流干涉对结几何的依赖。
2025-04-28 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
Supercurrent Quantization in Narrow Channel SNS Junctions
本文测量了窄弹道超导体-正常金属-超导体（SNS）约瑟夫森接触正常区的准粒子激发谱。增加接触中的有效化学势将电子能级转换为携带超电流的Andreev能级。这些超通道的开放导致超导量子化，表现出非普遍的行为，在一般情况下，我们讨论了它对结参数的依赖性。
1999-07-29 cond-mat.mes-hall
Spin Supercurrent, Magnetization Dynamics, and Phi-State in Spin-Textured Josephson Junctions
超导电流的无耗散性质与磁性材料的自旋极化相结合的前景是有趣的，在探索自旋电子学中的超导类似物的主题。为了实现这一目标，关键是要了解自旋超电流如何与磁化织构动态相互作用。我们使用三个实验相关的模型研究了织构磁约瑟夫森电流中自旋超电流的出现和由此产生的磁化动力学：i）具有自旋活性界面的S/F/S结，ii）具有铁磁三层的S/F1/F2/F3/S约瑟夫森结，iii）含有畴壁的约瑟夫森结.在所有这些情况下，超电流是自旋极化的，并在铁磁夹层上施加自旋转移扭矩，从而导致磁化动力学。在干净极限下，利用散射矩阵方法计算了系统的Andreev束缚态和自由能，并将其用于求解Landau-Lifshiftz-Gilbert方程。我们计算了非均匀磁性如何影响电荷超电流的相位依赖性以及自旋超电流引起的磁化动力学。利用一组实际的实验参数，我们发现超导电流可以引起由超导相位差控制的磁化翻转。此外，我们证明了手征自旋对称性破缺和界面散射的综合作用导致系统充当相位电池，可以提供任何超导相位差在基态。这样的一个phi结是伴随着一个异常的超电流出现，即使在零相位差，我们证明了该电流的流动方向是由磁化配置的手性控制。
2014-06-26 cond-mat.mes-hall
Analytical result on the supercurrent through a superconductor/quantum-dot/superconductor junction
给出了超导体/量子点/超导体结中超导电流的解析结果。通过将电流积分转化为一种特殊的围道积分，可以将电流表示为极点的留数之和。这些极点是真实的，并给出了Andreev束缚态的自然定义。我们还用精确结果解释了超电流输运行为的某些特征。
2001-11-30 cond-mat.mes-hall
Supercurrent in Graphene Josephson Junctions with Narrow Trenches in the Quantum Hall Regime
作为正在进行的非阿贝尔激发研究的一部分，将超导体与量子霍尔边缘态耦合是深入研究的主题。我们的小组先前在量子霍尔机制下的石墨烯约瑟夫森结中观察到了数百皮安的超电流。对这种现象的解释之一涉及到在结的一侧上的电子边缘状态与相对侧上的空穴边缘状态的耦合。在我们之前的样本中，这些状态被分离了几微米。在这里，垂直于接触的窄沟槽产生彼此相距数十纳米的反向传播量子霍尔边缘通道。运输测量表明，在低场夫琅和费干涉图案的沟槽设备的变化，并显示在量子霍尔制度的沟槽和参考结的超导。沟槽结没有表现出量子霍尔超导电流的增强，并且随着外加电场的增加，出现了意想不到的超导电流周期性，这表明需要进一步优化器件参数。
2018-07-31 cond-mat.mes-hall
Magnitude and Spatial Distribution Control of the Supercurrent in Bi2O2Se-Based Josephson Junction
在探索拓扑量子计算中，许多方案都是基于在强自旋轨道耦合（SOC）材料上构造超导量子器件。对于这些装置，对超电流的大小和空间分布的完全控制将是高度要求的，但迄今为止一直是难以捉摸的。我们在具有强SOC的新型半导体Bi2O2Se纳米片上构建了邻近型约瑟夫森结，通过电选通，我们证明了超电流可以完全导通和截止，并且其实空间路径可以通过体或沿边缘配置.我们的工作表明，Bi2O2Se作为一个有前途的平台，用于构建多功能混合超导器件，以及寻找拓扑超导性。
2020-04-09 cond-mat.mes-hall
Mesoscopic supercurrent fluctuations in diffusive magnetic Josephson junctions
我们研究了准一维约瑟夫森结中的超导电流，其中弱连接涉及磁性，通过磁性杂质或通过铁磁性。在弱连接长度大于{ \color{black}磁对断裂}长度的情况下，约瑟夫森效应由介观涨落主导。我们建立了超导相位依赖性$I(φ)$，以及其样品依赖性的属性在路口与透明的接触之间的引线和链接的统计。高透明度会产生逆邻近效应，而直接邻近效应则会被链路中的磁性所抑制。我们发现所有的谐波都存在于$I(φ)$中。每个谐波具有其自身的样本相关幅度和相移，不同谐波之间没有相关性。根据磁弱连接的类型，该系统可以在波动状态下实现$φ_0$或$φ$结。在温度、超导能隙和弱连接的无功能量之间的任意关系下，得到了完整的超导电流统计。
2018-12-20 cond-mat.mes-hall
Supercurrents through gated superconductor-normal-metal-superconductor contacts: the Josephson-transistor
我们分析了通过窄弹道超导体-正常金属-超导体约瑟夫森接触的输运，在超导体-正常金属界面处具有非理想传输，例如，由于绝缘层、有效质量阶跃或带失配（SIN界面）。通过在SIN界面处的Andreev反射和正常反射的组合来确定正常导线中的电子光谱。在SIN界面的强正常散射引入电子和空穴的共振在正常区域中出现在准粒子谱。这些共振有很强的影响，我们发现由最低准粒子水平确定的临界超电流$I_c$：调整潜在的$μ_{x0}$的电子和空穴类共振交叉点，我们发现在$I_{\rm c}$尖锐的峰值，导致在一个transitor效应。我们比较了这种谐振约瑟夫森晶体管（RJT）的超导单电子晶体管（SSET）的性能。
2001-01-16 cond-mat.mes-hall
Flux-tunable supercurrent in full-shell nanowire Josephson junctions
该研究理论上分析了全壳纳米线约瑟夫森结的物理特性，发现临界超流可通过外加磁通调节，且不遵循Little-Parks调制，在真实纳米线半径下呈现台阶状变化，其位置由轨道横向通道的对称性决定。
2023-04-01 cond-mat.mes-hall
Multiplet supercurrent in Josephson tunneling circuits
多端约瑟夫森效应允许DC超电流在有限的相称电压下流动。现有的实现这种效应的建议依赖于超导体-正常超导体结中的非局域Andreev过程。然而，这种方法需要对微观状态进行精确控制，并且被耗散电流所掩盖。我们发现，标准隧道约瑟夫森电路也支持多重态超导介导的本地隧道过程。此外，我们观察到，即使在高充电能量制度，其中只有顺序库珀转移是允许的超电流持续存在。最后，我们证明了在这些电路中的多重态超电流具有量子几何分量，这是从众所周知的绝热贡献是不可逆的。
2021-10-06 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
Tuning the supercurrent distribution in parallel ballistic graphene Josephson junctions
本研究构建了平行石墨烯带与超导MoRe接触的可调弹道Josephson结系统，通过静电栅调控超流实空间分布，利用Fourier和Hilbert变换提取电流密度分布，提出的快速通用方法可用于精细调节Josephson结。
2023-10-18 cond-mat.mes-hall
Supercurrent switching in Three- and Four- Terminal Josephson Junctions
通过改变栅极电流来控制约瑟夫森电流最近已在4端和3端结中得到证实。我们表明，当栅极是弱耦合到约瑟夫森结，约瑟夫森电流与栅极电流（或与栅极电压）的关系是相同的四端和三端的几何形状。在低温下，超电流作为栅极电压的函数突然切换，但作为栅极电流的函数仅缓慢切换。
1998-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Supercurrent and multiple Andreev reflections in Ge hut nanowire Josephson Junctions
Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（凝聚态物理国家重点实验室和中国科学院物理研究所）
研究通过实验探讨Ge Hut纳米线约瑟夫森结中诱导超导性，发现可调超流电流和超额电流，揭示Ge Hut纳米线约瑟夫森结透明度高达85%，并通过电压偏置光谱观测到最高四阶多Andreev反射，提取出临界磁场和温度。
2026-01-22 cond-mat.mes-hall
Supercurrent-induced temperature gradient across a nonequilibrium SNS Josephson junction
利用隧道能谱测量了超导体-正常金属-超导体（SNS）约瑟夫森结正常区的局域电子能量分布函数。在同时存在超电流和注入准粒子电流的情况下，分布函数在很低的能量下表现出尖锐的特征。该特征在能量上是奇的，并且在超流或准粒子流方向反转的情况下是奇的。该特征表示跨SNS约瑟夫森结的有效温度梯度，其可由超电流控制。
2006-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Blockade and Counterflow Supercurrent in exciton-condensate Josephson junctions
我们证明了超导体中的带电超电流和电子-空穴对凝聚体中的中性超电流之间的完美转换是可能的，通过一个新的类Andreev散射机制。因此，当两个超导电路通过双层激子凝聚耦合时，两层中的超流被急剧修改。根据相位偏置，超电流可以被完全阻挡或表现出完美的阻力。
2010-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson current via spin and orbital states of a tunable double quantum dot
实验研究了对称性可调的双量子点（DQD）约瑟夫森结中超导电流的输运。量子点是平行耦合到两个超导接触，并可以调整之间的强点间杂交和环的几何形状，其中杂交被抑制。在这两种情况下，当两个相互作用的轨道要么是空的，要么充满了自旋，或者两者兼而有之时，我们都观察到了超电流。然而，当每个量子点都有一个不成对的自旋时，超电流取决于自旋的基态。在零外磁场下，对于自旋三重态基态的环状结构，它被强烈抑制。通过增加量子点杂化，我们发现当基态转变为自旋单态时，会出现超导电流。一般来说，超导电流在自旋二重态基态的情况下会被抑制，但在轨道简并时会出现一个例外，当系统拥有一个额外的自旋时，而不是三个，指向破缺的粒子-空穴对称性。
2022-12-13 cond-mat.mes-hall
Supercurrent, Multiple Andreev Reflections and Shapiro Steps in InAs Nanosheet Josephson Junctions
本文在自支撑InAs纳米片平面约瑟夫森结中实现了栅极可调超流、多重安德烈夫反射和整数夏皮罗台阶，证明该体系是研究二维拓扑超导的理想平台。
2023-04-20 cond-mat.mes-hall
AC Josephson current and supercurrent noise through one-dimensional correlated electron systems
本文研究了一维Tomonaga-Luttinger液体（TLL）与超导电极电连接时的交流约瑟夫森效应。结果表明，TLL中由电子-电子排斥作用引起的密度涨落抑制了约瑟夫森振荡，但不影响与时间无关的电流部分。我们还表明，波动减少超导噪声所造成的多次Andreev反射。这表明TLL中的量子涨落干扰了超导相位相干在结中的传播。
2007-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Manipulation and Generation of Supercurrent in Out-of-Equilibrium Josephson Tunnel Nanojunctions
我们从两个附加的隧道耦合Al超导库中向Ti岛注入准粒子，在实验上实现了对Al-AlO_x-Ti约瑟夫森隧道结中超导电流的操纵。实现了相对于平衡的超电流增强和猝灭。我们证明了冷却的Ti线从正常状态的准粒子注入到超导相深。基于热输运和非单调电流-电压特性的约瑟夫森结的模型满意地解释了我们的研究结果。
2008-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Zero-phase-difference Josephson current based on spontaneous symmetry-breaking via parametric excitation of a movable superconducting dot
最近的进展已经吸引了人们对非标准约瑟夫森结的注意，在非标准约瑟夫森结中，尽管组成超导引线之间的相位差为零，但超导电流仍然可以流动。在这里，我们提出了一个零相位差的纳米机电结，在其他考虑的系统相比，表现出对称性之间的隧道和隧道通过结。我们表明，超导仍然是可能的自发对称性破缺的结果。在建议的结中，超导电流是通过可弯曲悬臂梁上的超导库珀对盒隧穿介导的。交变的电势参数地激励与盒的电荷振荡同步的机械振荡。这导致库珀对通过结的相干转移。超电流的方向是自发对称性破缺的结果，因此它可以在不改变参数的情况下反转。
2017-01-20 cond-mat.mes-hall
Evidence for Supercurrent Quantization in Interfacial Josephson Junctions
我们观察到一系列的不连续性，在上述间隙的电流/电压特性的高透射Nb/Si超导体/半导体界面。每个开关发生时的偏置作为温度和磁场的函数以量化步骤减小。观察到的步长对于两个依赖关系是相同的。我们建议，步骤对应于超导量子化通过颗粒约瑟夫森结附近的界面形成。
1997-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Energy distribution controlled ballistic Josephson junction
本文报道了通过在横向正常沟道上施加控制电压来调谐弹道式石墨烯基约瑟夫森结中超电流的实验研究。在这种四端几何结构中，控制电压改变约瑟夫森结中Andreev态的占据，从而调节超电流的大小。作为栅极电压的函数，我们发现两个不同的制度，其特征在于由双台阶分布和热电子分布，分别。我们的工作为设计可调谐超导量子线路的高度可控约瑟夫森结提供了新的机会。
2022-06-28 cond-mat.mes-hall
Transverse Spin Supercurrent at p-wave magnetic Josephson Junctions
理论上研究了s波超导体与p波磁体构成的Josephson结，发现p波磁体强度矢量的垂直分量将Andreev束缚态转化为传播模式，从而产生零横向电荷超流的横向自旋超流，为超导自旋电子学器件设计提供新机遇。
2025-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous Supercurrent from Majorana States in Topological Insulator Josephson Junctions
我们提出了一种基于拓扑绝缘体（TI）薄膜的约瑟夫森结装置来检测Majorana态，该装置利用了TI表面态独特的螺旋和扩展性质。当通过结的磁通量接近于磁通量量子的整数时，存在于膜的两个表面上的马约拉纳态通过在结的边缘处杂化而在电流-相位关系中产生窄峰-谷结构。此外，马约拉纳态对约瑟夫森电流的最大贡献取（几乎）普适值，近似等于单个量子通道的超电流容量。这些特征提供了完全基于超电流的马约拉纳状态的特征签名。
2013-03-06 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
Mapping the Topological Phase Diagram of Multiband Semiconductors with Supercurrents
我们表明，约瑟夫森结的多带半导体与强自旋轨道耦合进行临界超导$I_c$，其中包含有关系统的非平凡拓扑结构的信息。特别是，我们发现，在结中的Majorana束缚态的出现和湮灭反映在强的奇偶效应在$I_c$在小的结透明度。该效应允许$I_c$与结的拓扑相图之间的映射，从而提供其拓扑的直流测量。
2014-04-21 cond-mat.mes-hall
Link between supercurrent diode and anomalous Josephson effect revealed by gate-controlled interferometry
本文通过栅控超导量子干涉仪在同一约瑟夫森结上同时测量$φ_0$位移和超电流二极管效率，揭示二者直接关联，并证明二极管效应主要源于自旋轨道与塞曼场导致的磁手性各向异性。
2023-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Supercurrent dephasing by electron-electron interactions
我们证明，在足够长的扩散超导正常超导（$SNS$）结直流约瑟夫森电流是指数抑制电子-电子相互作用下降到零温度。这种抑制是由{ \it库珀对失相}的影响引起的，它发生在正常金属中，并在问题中定义了一个新的基本长度尺度$L_φ$。如果温度长度超过$L_φ$，则可以从约瑟夫森电流的平衡测量中方便地提取该失相长度。
2014-11-10 cond-mat.mes-hall
Anomalous spin Josephson effect in spin superconductors
本文研究非共线自旋极化自旋超导体约瑟夫森结，揭示面外情形的π态自旋超流与面内情形由取向差角驱动的反常自旋超流，并阐明其联合对称性破缺条件。
2023-11-05 cond-mat.mes-hall
Supercurrent noise in SNS junctions
本文计算了具有任意电子传输特性的短超导体/正常金属/超导体（SNS）多模结的准经典格林函数。它们为描述所有的结输运特性提供了基础，并用于计算超导波动的平衡谱密度。
2000-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Theory of scanning gate microscopy imaging of the supercurrent distribution in a planar Josephson junction
本文利用扫描门显微镜技术，从理论上研究了在垂直磁场作用下超导-正常-超导平面结中超导电流分布的映射。我们发现，如果结中的通量设置为接近夫琅和费图案的最大值，则约瑟夫森涡旋中排列的反向传播超电流的分布可以通过扫描探针尖端感应的临界电流的变化来映射。相反，当磁场将结驱动到夫琅和费模式中的超电流最小值时，超导相适应，并且尖端总是增加超电流。垂直的磁场导致约瑟夫森涡旋的形成，其高度透明的结的延伸取决于电流的流通方向。我们表明，这导致一个不对称的超电流分布在交界处，这可以通过扫描栅显微镜揭示。我们解释我们的研究结果的基础上的数值计算的短和长结的限制，并提供了一个现象学模型所观察到的现象。
2022-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Tuning supercurrent in Josephson field effect transistors using h-BN dielectric
外延Al-InAs异质结构中的透明界面为介观和拓扑超导的潜在发展提供了一个很好的平台。在这些异质结构上制造的基于半导体的约瑟夫森结场效应晶体管（JJ-FET）具有调谐超电流的金属栅极。在这里，我们报告的栅极可调铝铟砷结型场效应晶体管的制造和测量，其中与铟砷接触的栅极电介质是由机械剥离的六方氮化硼（h-BN），然后通过干转移使用范德华介导的拾取过程。我们讨论的制造工艺，使分层材料转移和铝铟砷异质结构之间的兼容性，以避免化学反应和无意掺杂，可能会影响的JJ-FET的特性。我们仅用5~nm厚的h-BN薄片就实现了超电流的全栅可调。我们将我们的工艺与使用常规AlO $_{\rm x}$栅极电介质制造的器件进行对比，并表明h-BN可能是JJ-FET器件的优秀竞争电介质。我们观察到，正常电阻和临界电流的产品，I $_{\rm c}$ R $_{\rm n}$，是两种类型的设备，但显着更高的R $_{\rm n}$的h-BN基的设备表明，表面掺杂少相比，AlO $_{\rm x}$栅极电介质。
2021-01-28 cond-mat.mes-hall
Supercurrent blockade in Josephson junctions with a Majorana wire
本文研究了具有马约拉纳费米子端态的拓扑非平凡超导线与s波BCS超导电极隧道耦合的约瑟夫森效应。在S-TS结中，在相当一般的条件下不可能有超电流流动。对于S-TS-S结，体TS准粒子必须是可接近的以具有约瑟夫森效应。在无相互作用的情况下，我们得到了精确的电流-相位关系（CPR），并发现π周期行为与负临界电流弱隧道耦合。然后，充电效应导致异常CPR $I(φ)=I_c \cosφ$，其中奇偶敏感临界电流I_c提供马约拉纳状态的签名。
2012-03-13 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
Spin supercurrent in Josephson contacts with noncollinear ferromagnets
本文从理论上研究了两个s波超导体通过非共线铁磁畴扩散接触连接时的约瑟夫森耦合。首先，我们考虑一个接触与两个域的磁化矢量取向错误的角度$θ$。利用量子线路理论，我们发现除了电荷超电流，自旋超电流，这是偶数在$ϕ$和奇数在$θ$，与自旋极化垂直的磁化矢量之间流动的域。此外，在结的界面处的非对称绝缘势垒，该系统可能会经历反铁磁-铁磁相变为$ϕ=π$。其次，我们讨论了具有多畴壁的扩展磁织构中的自旋超电流。我们发现了位置相关的自旋超流。自旋超电流的大小强烈地依赖于超导体之间的相位差和畴壁的数量。我们的研究结果表明，耦合超导相的磁化动力学的可能性。
2011-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetically-driven colossal supercurrent enhancement in InAs nanowire Josephson junctions
约瑟夫森效应是一种基本的量子现象，其特征在于在两个超导（S）电极之间的弱连接中出现无耗散的超电流。虽然导致约瑟夫森效应的机制是相当普遍的，即，在S电极和弱连接之间的界面处的Andreev反射，结的精确物理细节和拓扑结构极大地改变了超电流的性质。具体而言，强烈增强的临界超导$I_C$预计会发生时，拓扑结构的结允许出现马约拉纳束缚态。本文报道了由InAs纳米线和Ti/Al超导引线形成的介观约瑟夫森结中的电荷输运测量结果。我们的主要观察结果是一个巨大的增强的临界超电流所引起的外部磁场施加垂直于衬底。这种惊人的和异常的超电流增强不能归因于存在于约瑟夫森结中的任何已知的常规现象，包括例如Fraunhofer类衍射或$π$态行为。我们还研究了一个与磁聚焦引起的非均匀塞曼场有关的非常规模型，并指出它不能解释所观察到的行为。最后，我们认为这些结果的拓扑超导性的背景下，并表明所观察到的$I_C$增强是兼容的磁场诱导的拓扑结构的转变的结。
2016-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Supercurrent interference in few-mode nanowire Josephson junctions
在高磁场存在下，通过半导体纳米线耦合两个超导体产生的结是检测、融合和编织马约拉纳束缚态的基础。我们研究了NbTiN/InSb纳米线/NbTiN约瑟夫森结，发现它们在少模区的临界电流受到磁场的强烈抑制。此外，临界电流对磁场的依赖性表现出栅极可调节点。基于一个现实的数值模型，我们得出结论，塞曼效应引起的磁场和自旋轨道相互作用的纳米线是不足以解释所观察到的约瑟夫森效应的演变。我们发现纳米线中的几个占据的一维模式之间的干扰是负责的临界电流行为的主导机制。在设计基于Majorana束缚态的电路时，必须考虑临界电流在有限磁场下的抑制和非单调演化。
2017-11-05 cond-mat.mes-hall
The Josephson diode effect in supercurrent interferometers
约瑟夫森二极管是一种非互易电路元件，其在一个方向上比在另一个方向上支持更大的无耗散超电流。在这项工作中，我们提出并理论研究了一类基于超导干涉仪的约瑟夫森二极管，其中包含介观约瑟夫森结，如点接触或量子点，它们本身不是二极管，但具有非正弦电流-相位关系。我们表明，这样的约瑟夫森二极管有几个重要的优点，如电可调，既不需要塞曼分裂，也不需要自旋轨道耦合，只有时间反演打破了一个磁通量。我们还表明，我们的二极管有一个特征的交流响应，揭示了夏皮罗步骤。即使是最简单的实现我们的约瑟夫森二极管范例，依赖于只有两个结可以实现高达$\sim40\%$的效率，有趣的是，更大的效率是通过级联多个干涉仪回路。
2022-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Controllable generation of a spin-triplet supercurrent in a Josephson spin-valve
从理论上预言，在非共线磁化的多层铁磁结构中，可以感应出超导序参量的非常规奇频自旋三重态分量。在这项工作中，我们实验研究纳米尺度的设备，其中铁磁自旋阀嵌入到约瑟夫森结。我们展示了两种方法，在原位分析这样的约瑟夫森自旋阀：通过磁阻测量和通过原位磁强计的基础上，在结中的磁通量子化。我们观察到，通过该设备的超导依赖于两个铁磁层的磁化的相对取向，并在自旋阀的非共线状态下增强。这为铁磁体中自旋三重态超导分量的可控产生提供了直接的证明。
2014-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonadiabatic Dynamics of Strongly Driven Diffusive Josephson Junctions
通过测量有限温度下扩散超导体-正常金属-超导体（SNS）结的约瑟夫森发射，揭示了超导电流对微波辐射的非平凡敏感性。我们证明，谐波含量的电流相位关系的修改，由于在正常的导线中的电磁场诱导的准粒子的能量重新分配。这种畸变来源于相位依赖的非平衡分布函数，它强烈地受到谱超电流的交流响应的影响。对于接近于$π$的相位，跨越Andreev间隙的转变是动态地有利的，从而导致超电流减少。这一发现是支持的准经典格林函数理论的超导扩散SNS结在微波辐射下的比较。
2019-11-07 cond-mat.mes-hall
Impact of junction length on supercurrent resilience against magnetic field in InSb-Al nanowire Josephson junctions
本研究探讨了 InSb-Al 纳米线约瑟夫森结长度对超导电流抗磁场能力的影响，发现减小结长度可显著提升临界平行场，30 nm 短结在 1.3 T 磁场下仍保持超导电流，为需要抗磁场超导电流的混合纳米线实验提供了关键支持。
2022-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Supercurrent interference in HgTe Josephson junctions
由拓扑绝缘体（TI）制成的导线是一种很有前途的寻找Majorana束缚态的平台。这些状态可以通过分析以TI线为弱连接的约瑟夫森结中的分数交流约瑟夫森效应来探测。轴向磁场可用于将系统从平凡调谐到拓扑非平凡。本文研究了这种线约瑟夫森结中超导电流的振荡随轴向磁场强度和不同接触电阻的变化。虽然电流平均平行于磁场流动，但我们观察到$h/2e$，$h/4e$ -甚至$h/8e$ -接触电阻率较低的样品中的超导电流的周期性振荡。相应的紧束缚输运模拟使用Bogoliubov-de Gennes模型哈密顿量产生的超导通过约瑟夫森结，特别是显示奇特的$h/4e$ -在实验中观察到的周期性振荡。进一步的半经典分析的基础上Andreev反射的轨迹连接两个超导体，使我们能够确定这些振荡的物理起源。它们可以与围绕TI纳米线缠绕的磁通封闭路径相关，从而突出了与常见平面结相比的结几何形状的三维特征。
2022-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quasiparticle trapping at vortices producing Josephson supercurrent enhancement
强自旋轨道材料在磁场作用下的约瑟夫森结是一种很有希望的马约拉纳费米子候选体。在InAs纳米线约瑟夫森结中观察到磁场对超导电流的增强，并将其归因于拓扑转变。在这项工作中，我们观察到一个类似的现象，但讨论的非拓扑起源，通过考虑捕获的准粒子的旋涡，穿透超导体在有限的磁场。当上下扫过磁场时，观察到的开关电流的滞后支持这种分配。我们的实验表明了准粒子在具有磁场的超导器件中的重要性，这可以为利用超导体设计量子比特提供重要的见解。
2022-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Probing Spin States of Coupled Quantum Dots by dc Josephson Current
提出了一种利用直流约瑟夫森电流探测两个耦合量子点自旋态的方法。该理论要求CQD和电极之间的弱耦合，但允许任意点间隧道耦合、点内和点间库仑相互作用。我们发现库仑阻塞峰对CQD的塞曼分裂表现出非单调的依赖性，这可以用Andreev束缚态来理解。更重要的是，库仑阻塞谷中的超电流可以提供CQD自旋态的信息：对于总电子数N= 1，3（奇数）的CQD，如果CQD变成磁性分子，超电流将反转其符号;对于N=2（偶数）的CQD，超电流将在CQD自旋单重态和三重态基态之间的跃迁附近急剧减小。
2001-11-12 cond-mat.mes-hall
Multiplet Supercurrents in a Josephson Circuit
本文研究由两端约瑟夫森结构成的三电极-公共超导岛电路，展示了高温鲁棒且经夏皮罗台阶验证的多重态共振动态生成，还发现源于相位同步的新型超电流并提出其拓扑贡献问题。
2024-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
