Ballistic graphene Josephson junctions from the short to the long regime
我们研究了由封装的石墨烯/氮化硼异质结构制成的弹道约瑟夫森结的临界电流$I_C$。我们观察到一个交叉从短到长的结制度，作为设备的长度增加。在长弹道接头中，发现$I_S$按$\propto \exp(-k_bT/δE)$缩放。提取的能量$δE$是独立的载流子密度和弹道腔的水平间距成正比，从结正常电阻的法布里-珀罗振荡确定。作为$T\rightarrow 0$，长（或短）结的临界电流在由$δE$（或$Δ$）和结的横模数的乘积确定的水平处饱和。
2016-10-11 cond-mat.mes-hall
Short Ballistic Josephson Coupling in Planar Graphene Junctions with Inhomogeneous Carrier Doping
我们报告短弹道（SB）约瑟夫森耦合结嵌入在平面异质结构的石墨烯。弹道约瑟夫森耦合证实了结临界电流$I_c$的法布里-珀罗型干涉。接近$2Δ_0/e$的异常大的$I_cR_N$产物（$R_N$ ;正常状态结电阻，$Δ_0$ ;零温度超导能隙）是SB强约瑟夫森耦合的指示。$I_c$的温度依赖性与传统的短结行为不一致; $I_c(T)$曲线系统地偏离标准Kulik-Omel'yanchuk预测。我们认为，这一功能源于石墨烯结的平面性质，这是容易受到非均匀载流子掺杂的影响，以及在石墨烯附近的超导接触。
2017-12-28 cond-mat.mes-hall
Selective transmission of Dirac electrons and ballistic magnetoresistance of \textit{n-p} junctions in graphene
我们发现，静电产生的n-p结分离的电子和空穴气体区域的石墨烯单层传输只有那些准粒子接近它几乎垂直的n-p界面。通过单个n-p结的载流子的这种选择性传输将在这种结的阵列中的非局部磁阻效应中表现出来，并且确定了石墨烯中n-p结通用的电流噪声中的不寻常的Fano因子。
2006-03-23 cond-mat.mes-hall
Dirac fermion reflector by ballistic graphene sawtooth-shaped npn junctions
通过控制锯齿形npn结中载流子的弹道轨迹，我们在石墨烯中实现了狄拉克费米子反射器。当内部p区中的载流子密度远大于外部n区中的载流子密度时，第一个直的np界面充当准直器，并且准直的弹道载流子可以在第二个锯齿形pn界面处被全反射。我们观察到明显的电阻增强周围的np+n政权，这是在良好的协议与数值模拟。弹道载流子的可调反射率可能是在不久的将来利用狄拉克费米子光学实现超高迁移率石墨烯场效应晶体管的基本和重要的一步。
2017-02-14 cond-mat.mes-hall
A proper ballistic calculation of tunneling conductance for real junctions
采用从头算屏蔽Korringa-Kohn-Rostoker（SKKR）能带结构方法计算金属-真空-金属结，发现在势垒附近和远离势垒处计算的隧道电导是不同的，我们将这种差异归因于弹道方法高估了镜面反射的作用，以及它不能从局域界面态中提取贡献.为了使弹道方法与实验相一致，我们建议隧道电导的计算应该像直接穿过势垒测量一样。在这种情况下，预测的隧穿磁阻较大。
2000-05-02 cond-mat.mes-hall
A ballistic pn junction in suspended graphene with split bottom gates
我们已经开发了一种制造具有局部底栅的悬浮石墨烯器件的工艺，并通过在近2微米长的悬浮石墨烯单层上实现静电控制的PN结对其进行了测试。作为栅极电压，磁场，偏置和温度的函数的测量表现出特征的法布里-珀罗振荡在由PN结和每个接触形成的腔中，与发生在弹道制度的运输。我们的研究结果表明，实现高度控制超净悬浮石墨烯层的局部电子性质的可能性，这是实现新的石墨烯纳米结构的一个关键方面。
2013-04-25 cond-mat.mes-hall
2$Φ_{0}$-periodic magnetic interference in ballistic graphene Josephson junctions
我们研究了在弹道石墨约瑟夫森结中测量的作为磁场的函数的超电流干涉图案。在高掺杂下，观察到预期的$Φ_{0}$周期性“Fraunhofer”图案，表明均匀的电流分布。在狄拉克点附近，我们发现了具有明显的2 $Φ_{0}$周期性的异常干涉图案，类似于携带$e$而不是$2e$电荷的拓扑Andreev束缚态的预测。该特征随着温度的升高而持续，排除了非正弦电流-相位关系。它也存在于结中，其中尖锐的真空边缘被消除。我们的研究结果表明，所观察到的行为可能源于弹道石墨烯约瑟夫森结的固有特性，但确切的机制尚不清楚。
2019-06-20 cond-mat.mes-hall
Engineering tunnel junctions on ballistic semiconductor nanowires
纳米线器件的典型测量依赖于端到端测量来揭示介观现象，例如量子化电导或库仑阻塞。然而，创建纳米级隧道结允许人们直接测量其他属性，如态密度或电子能量分布函数。在本文中，我们演示了如何实现均匀的隧道结的InSb纳米线，其中低侵入保存纳米线中的弹道输运。隧道结的效用是通过使用超导隧道探针，揭示非平衡性质的InSb纳米线的开放量子点制度的测量证明。在InSb纳米线上制造高质量隧道结的方法适用于其他III-V族纳米线，并允许新的工具来表征局域态密度。
2019-04-30 cond-mat.mes-hall
Transport in T-shaped ballistic junction
本文研究了三端T形结中线性和非线性区域的弹道输运。浮动电极充当散射体并且修改直接沟道（在源极和漏极电极之间）中的电导。在低电压极限下，电导表现出维格纳阈值效应和弯曲电阻。维格纳奇点的特定形状可以通过向浮置电极施加电压以及通过费米能级的移位来改变。该系统还表现出滤波特性，在结中传播的不同模式之间的电流分布。反向作用的电流在直接通道上的浮动电极中的电压的变化被认为是在非线性政权。
2011-12-29 cond-mat.mes-hall
Electron optics with ballistic graphene junctions
穿过弹道半导体结传输的电子经历折射，类似于穿过光学边界的光线。理论上，PN结提供了负折射率介质的等效物，从而实现了诸如负折射和完美（Veselago）透镜的新型电子光学。在石墨烯中，线性色散和零带隙能带结构允许通过简单的静电门控实现高度透明的PN结，这在传统半导体中无法实现。此外，还实现了室温下微米尺度的弹道输运，为实现新一代电子透镜器件提供了理想的平台。然而，这些影响的有力证明尚未出现。在这里，我们采用横向磁聚焦探测传播通过静电定义的石墨烯结。我们发现完美的协议与预测的斯内尔法律的电子，包括观察到的积极和消极的折射。通过PN结的谐振传输提供了一个直接测量的角度依赖的传输系数，我们证明了良好的协议与理论。将实验数据与模拟结果进行比较，揭示了有效结宽的重要作用，为今后的器件设计提供了指导。我们的研究结果为实现基于石墨烯PN结的新型电子光学铺平了道路。
2016-02-26 cond-mat.mes-hall
Quasiclassical Theory of the Josephson Effect in Ballistic Graphene Junctions
在准经典格林函数理论的框架下研究了弹道石墨烯系统中的稳态约瑟夫森效应。反映了石墨烯最终的二维性，包含石墨烯片的约瑟夫森结体现了我们所说的平面约瑟夫森结，其中超导电极部分覆盖二维石墨烯层，实现与其平面接触。在有效质量近似下，我们导出了约瑟夫森电流的一般公式，揭示了平面约瑟夫森结中超导邻近效应的特征。相同类型的分析同样适用于单层、双层和任意$N$层情况。
2012-08-16 cond-mat.mes-hall
Coherent Charge Transport in Ballistic InSb Nanowire Josephson Junctions
InSb超导-超导混合器件是研究Majorana模和固态器件拓扑量子计算的理想器件。弹道，相位相干超导纳米线混合器件的实验实现是工程拓扑超导电子学的必要一步。在这里，我们报告的低温传输研究约瑟夫森结设备制作的InSb纳米线生长的分子束外延，并提供了明确的证据，相位相干，弹道电荷传输通过纳米线的交界处。我们证明，我们的设备显示门可调接近诱导的超电流和多个Andreev反射的差分电导的清晰签名，表明在交界处的相位相干传输。我们还观察到周期性调制的临界电流，可以与纳米线中的弹道输运制度的法布里-珀罗干涉。我们的工作表明，通过分子束外延生长的InSb纳米线具有优良的材料质量，由这些纳米线制成的混合超导器件对于研究物质拓扑态的新物理和拓扑量子电子学的应用是非常理想的。
2016-04-06 cond-mat.mes-hall
Spin filtering and magnetoresistance in ballistic tunnel junctions
我们从理论上研究了基于非磁性/半磁性异质结的隧道结量子相干输运中与自旋过滤有关的磁电阻效应。我们发现，自旋过滤与自旋相关的费米海在半磁接触的抑制/增强相结合，产生（i）自旋分裂扭结的MR的单障碍和（ii）一个强大的跳动模式的MR的双障碍与半磁阱。我们相信这些是量子过滤的独特特征。
2001-10-19 cond-mat.mes-hall
Quenching of Spin Hall Effect in Ballistic nano-junctions
我们表明，纳米四探针弹道结可用于检查存在的横向自旋霍尔电流的自旋轨道耦合的Rashba型的系统中，而是由于在平面电场。实际上，自旋霍尔效应是由于存在一个有效的小横向磁场，对应于由限制势产生的自旋轨道耦合。场的强度和结的形状表征淬火霍尔制度，通常采用半经典的方法进行研究。我们讨论了如何在低能系统中观察到量子力学的相对论效应，如自旋轨道效应，并用经典力学方法加以解释。
2006-12-04 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
Thermoelectric response of Josephson junction: from ballistic to disordered
已知的是，容纳具有能量依赖的散射振幅的散射中心的约瑟夫森结（JJ）（其破坏$ω\rightarrow-ω$对称性，其中$ω$是关于费米能级的电子的激发能）表现出有限的热电响应。相反，在这里，我们表明，即使在弹道JJ这种对称性被打破，它导致非零的热电响应时，结的长度是超导体的相干长度的顺序和相应的热电系数确认的通用正弦依赖于$ϕ_{12}$，其中$ϕ_{12}$是超导相偏置。在存在多个散射体的结区，我们已经数值计算表明，即使在$ϕ_{12}$部分的热电系数的符号波动剧烈从一个无序配置到另一个，因此平均到消失的小值，而奇数部分往往对$ϕ_{12}$的普遍正弦依赖，因为我们接近大的无序下的无序平均。
2021-11-08 cond-mat.mes-hall
Ballistic-Ohmic quantum Hall plateau transition in graphene pn junction
最近在无序石墨烯PN结上进行的量子霍尔实验提供了证据，表明结电阻可以由n和p介质电阻的简单欧姆和来描述。然而，在弹道极限，理论预测的存在手性依赖的量子霍尔平台的PN结。我们发现，两个截然不同的过程是需要这种弹道欧姆平台过渡，即（i）空穴/电子朗道态平衡和（ii）谷的入射朗道边缘状态的同位旋稀释。这些结论是通过简单的散射理论得到的，并通过紧束缚模型下对0. 1 μ m宽的无序石墨烯PN结的量子磁输运计算得到了证实。前一个过程是通过pn界面粗糙度实现的，在典型的实验条件下，发现具有10 nm的均方根粗糙度的pn界面无序是足够的。后一个过程是介导的外在边缘粗糙度扶手椅边缘丝带和内在本地化的谷间散射中心的pn界面的边缘为锯齿形丝带。根据这些结果，我们还研究了为什么更高的欧姆型平台不太可能在实验中观察到。
2009-11-26 cond-mat.mes-hall
Higgs amplitude mode in ballistic superconducting hybrid junctions
本文提出通过弹道超导混合器件中的电子输运探测希格斯振幅模式，在NIS结中利用二阶交流电流共振、在NSN结中利用直流微分电导探测Floquet谱能隙。
2023-07-12 cond-mat.mes-hall
Quantum effects in linear and non-linear transport of T-shaped ballistic junction
本文报道了GaAs/AlGaAs异质结三端T型器件的低温输运测量结果。我们证明了模式的分支和弯曲电阻的影响预测的线性电导数据的数值模拟。我们还表明，在结区的后向散射取决于波函数宇称。我们发现的证据表明，在一个非线性传输制度的电压浮动电极总是增加的推拉极化的函数。这种反常效应发生在对称器件中，只要外加电压小于平衡态的费米能。
2009-12-10 cond-mat.mes-hall
Ballistic transport of graphene pnp junctions with embedded local gates
我们制作了石墨烯pnp器件，通过在硅衬底的氧化表面层中嵌入预定义的局部栅极。在石墨烯上既没有电介质材料沉积也没有电子束照射的情况下，我们获得了高质量的石墨烯pnp器件，即使在局部栅极区也没有载流子迁移率的降低。相应的增加的平均自由程导致观察到的弹道和相位相干传输通过130 nm宽的本地门，这是约一个数量级比以前报道的更广泛。此外，在我们的方案中，我们证明了独立控制的载流子密度在本地栅极区域，与电导图非常独特的顶栅器件。这是由于从全局背栅产生的电场被嵌入式局部栅强烈屏蔽而引起的。我们的方案允许实现理想的多极石墨烯结与弹道载流子输运。
2011-09-01 cond-mat.mes-hall
Pinhole and tunneling conduction channels superimposed in magnetic tunnel junction: results and inferences
在氧化锰基隧穿器件中，研究了弹道沟道对磁隧道结隧穿导电沟道的影响。在具有针孔纳米接触的磁性隧道结中，在很宽的温度范围内观察到磁阻反转。隧道磁电阻在较高的偏压和温度下发生符号变化。这一现象归因于平行导电通道的形成，该平行导电通道由穿过针孔接触的自旋守恒弹道输运和穿过绝缘间隔层的自旋极化隧穿组成，其中针孔接触的透射概率接近于1，而绝缘间隔层的透射率较弱。这些结果似乎解决了关于铁磁纳米接触中的弹道磁阻的争议，并确立了弹道磁阻确实存在，即使先前的结果归因于磁致伸缩和静磁力相关的伪影。
2006-03-31 cond-mat.mes-hall
Current-phase relation of ballistic graphene Josephson junctions
约瑟夫森结（JJ）的电流-相位关系（CPR）决定了超导电流随结内超导相位差的变化规律。了解CPR对于了解JJ对各种外部参数的反应至关重要。尽管对超洁净封装的石墨烯JJ的兴趣越来越大，但这种结的CPR仍然未知。在这里，我们使用完全门可调的石墨烯超导量子干涉器件（SQUID）来确定弹道石墨烯JJ的CPR。SQUID中的两个JJ中的每一个都是由封装在六方氮化硼中的石墨烯制成的。通过独立控制JJ的临界电流，我们可以在对称或非对称配置中操作SQUID。高度不对称的SQUID允许我们对其中一个JJ进行相位偏置，从而直接获得其CPR。CPR被发现是偏斜的，显著偏离正弦形式。偏斜度可以用栅极电压来调谐，并且与弹道石墨烯腔的法布里-珀罗电阻振荡反相振荡。我们比较我们的实验与紧束缚计算，其中包括现实的石墨烯超导体界面，并找到一个很好的定性协议。
2016-12-23 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric and thermospin transport in a ballistic junction of graphene
我们从理论上考虑一个宽的石墨烯带，其两端连接到通常具有不同温度的电子库。假设石墨烯带沉积在衬底上，这导致Rashba类型的自旋-轨道耦合。我们计算的热诱导电荷电流的弹道输运制度，以及热电电压（塞贝克效应）。除此之外，我们还考虑了石墨烯带的热诱导自旋电流和自旋极化。自旋电流一般有两个组成部分，一个平行于温度梯度，另一个垂直于这个梯度。后者对应于由于自旋能斯特效应而产生的自旋流。此外，我们还考虑了由于电子的转移，在水库之间的热流。
2015-04-16 cond-mat.mes-hall
Ballistic transport properties in pristine-doped-pristine graphene junctions
我们研究了位于两个干净的石墨烯引线之间的具有构型平均杂质的单层石墨烯中的弹道电子输运。结果表明，电子的透射率强烈地依赖于杂质的浓度和入射能量。反过来，使用Landauer形式主义计算的电导显示出类似的行为，在实验工作中发现的作为施加电压的函数的不同浓度的杂质在低温的限制。在零偏压的极限下，电导出现一个极小值，当杂质浓度较高时，电导降至零。这些结果对于探索电子在掺杂石墨烯中的隧穿机制具有重要意义。
2014-05-27 cond-mat.mes-hall
Subharmonic gap structure in short ballistic graphene junctions
我们提出了一个弹道超导体-正常超导体（SNS）结的电流-电压特性的理论分析，其中一条石墨烯耦合到两个超导电极。我们专注于短结制度，其中带的长度远小于超导相干长度。我们表明，微分电导表现出非常丰富的分谐波间隙结构，可以通过调制的栅极电压。在接近狄拉克点的电导归一化的正常状态电导是相同的短扩散SNS结。
2006-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetic field oscillations of the critical current in long ballistic graphene Josephson junctions
我们研究了长弹道超导体-单层石墨烯-超导体结中的约瑟夫森电流。作为第一步，我们已经开发了一个有效的计算方法来计算紧束缚系统中的约瑟夫森电流。这种方法可以是特别有用的，在长结的限制，迄今为止吸引了较少的理论兴趣，但最近已成为实验相关。我们使用这种计算方法来研究结的几何形状，掺杂水平和施加的垂直磁场的临界电流的依赖关系。在零磁场中，我们发现临界电流的长度依赖性与Ben Shalom等人（参考文献[12]）最近的实验定性一致。对于高掺杂的样品，我们的数值计算显示出广泛的协议与准经典形式主义的结果。在这种情况下，临界电流表现出作为磁场的函数的夫琅和费式振荡。然而，对于较低的掺杂水平，回旋轨道变得可比的系统的特征几何长度尺度，从准经典形式主义的结果出现偏差。我们认为，由于特殊的可调谐性和长的平均自由程的石墨烯系统的一个新的制度，可以探索几何和动力学效应是同样重要的理解的磁场依赖的临界电流。
2016-05-23 cond-mat.mes-hall
Conductance oscillations induced by ballistic snake states in a graphene heterojunction
在石墨烯中实现p-n结，结合其无质量狄拉克费米子的无间隙和手性性质，导致了许多有趣的现象的观察，如双极区的量子霍尔效应，克莱因隧穿和法布里-珀罗干涉，所有这些都涉及pn结的电子输运。沿着pn结传播的弹道蛇态被预测会引起电导振荡，表现出其扭曲的性质。然而，沿pn结的输运研究至今仅在低迁移率器件中进行。在这里，我们报告的观察电导振荡由于弹道蛇状态沿p-n界面在高品质的石墨烯封装的六方氮化硼。这些蛇态是非常鲁棒的，因为它们可以在$12$ ~ $μ$ m上传播，仅受我们的样本大小的限制，并且至少在$120$ ~K下存活。在长距离上引导载流子的能力为石墨烯基电子光学提供了关键的构建块。
2015-02-09 cond-mat.mes-hall
Ballistic Four-Terminal Josephson Junction: Bistable States and Magnetic Flux Transfer
研究了弹道约瑟夫森微结构中的宏观量子干涉效应。所研究的系统由四块超导体（终端），弱耦合通过介观矩形正常金属（二维电子气）。我们发现，弹道系统的非局域电动力学导致特定的电流相位关系的介观多端约瑟夫森结。超导电流的非定域耦合对超导序参量在不同终端的相位产生“拖曳”效应。基于这种效应的复合约瑟夫森结表现出受外磁通量控制的二能级系统行为。研究了非局域耦合超导环系统中的磁通量传输效应。
1999-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson current in ballistic Nb/InAs/Nb highly transmissive junctions
高透射弹道结被证明之间的Nb和二维电子气形成在InAs/AlSb异质结。一个可重复的制造协议产生高临界超电流值。电流-电压特性测量到0.4 K和所观察到的超电流的行为进行了分析，在一个弹道模型中的清洁限制。这项调查使我们能够证明一个内在的界面transmittance接近90%。的制造协议的可重复性，使它的兴趣的InAs为基础的超导体半导体混合器件的实验研究。
2002-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Suspended Graphene Ballistic Josephson Weak Links
石墨烯和超导的相互作用对于理解二维狄拉克费米子物理和超导器件应用引起了极大的兴趣。在以前的工作中，在标准SiO2衬底上制造的石墨烯-超导体结是高度无序的。由于载流子散射和电势波动，石墨烯与超导体结合的预期固有性质仍然难以通过实验观察。我们提出悬浮石墨烯超导结作为一个有效的解决方案的问题。在这里，我们展示了高质量悬浮单层石墨烯-NbN约瑟夫森结的制造和表征，其具有大于150，000 cm 2/Vs的器件迁移率，最小载流子密度低于1 e10 cm-2，并且在高于2 K的温度下形成超电流。狄拉克电子的超相对论性能带结构的一种表现。这一工作为进一步研究本征狄拉克费米子超导邻近效应和新型石墨烯-超导体混合结奠定了基础。
2013-05-09 cond-mat.mes-hall
Coherent current transport in wide ballistic Josephson junctions
本文对宽弹道超导体-二维电子气-超导体结中的相干电流输运进行了实验和理论研究。实验发现，随着结长的增加，电流-电压特性曲线中的次谐波能隙结构向低电压方向移动，在远大于超导能隙的电压下的过电流减小。应用相干多重Andreev反射理论，我们表明，这些意见可以解释在运输方面通过Andreev共振。
2003-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonlinear screening and ballistic transport in a graphene p-n junction
我们研究了石墨烯中静电产生的横向pn结的电荷密度分布、电场分布和电阻。我们发现，在电子和空穴区域的界面处的电场强烈增强，由于有限的狄拉克准粒子的屏蔽能力。因此，结电阻低于在以前的文献中估计。
2007-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-consistent solution for proximity effect and Josephson current in ballistic graphene SNS Josephson junctions
我们使用紧束缚的Bogoliubov-de Gennes（BdG）形式自洽地计算了弹道石墨烯SNS约瑟夫森结中的邻近效应、约瑟夫森电流和局域态密度。短和长的结，相对于超导相干长度，被认为是，以及不同的掺杂水平的石墨烯。我们发现，自洽性并没有显着改变电流相位关系较早得出的短结使用非自洽Dirac-BdG形式主义，但预测一个显着增加的临界电流与更强的结长度依赖。此外，我们表明，在没有费米能级之间的N和S区域的不匹配的结超导性持续存在，即使在最长的路口，我们可以调查，表明在正常区域的发散金斯堡-朗道超导相干长度。
2008-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Thermosize voltage induced in a ballistic graphene nanoribbon junction
在温度梯度下，在由两种不同材料构成的结中感应热电电压。类似地，预期在由相同材料制成但具有不同尺寸的结（所谓的热尺寸结）中感应热尺寸电压。这是由于在具有不同尺寸的相同材料中的经典和/或量子尺寸效应的差异导致的塞贝克系数的不相似性的结果。文献中对热尺寸效应的研究主要是基于弛豫时间近似下的半经典模型或更简单的局域平衡模型，只讨论了非常一般的思想和结果，没有考虑量子输运方法和具体材料。为了使更现实的预测可能的实验验证，在这里，我们考虑弹道热尺寸结由窄和宽（$n$ - $w$）原始石墨烯纳米带与完美的扶手椅边缘，并计算电子的热尺寸电压的贡献，在室温下，通过使用Landauer形式主义。结果表明，半导体纳米带可以达到最大的热尺寸化电压，比金属纳米带的热尺寸化电压大一个数量级。在半导体的情况下，热尺寸电压形成了一个有限范围的选通条件的特征平台。我们证明，通过数值计算，每个温度差的诱导thermosize电压可以在mV/K的规模，这是足够高的实验测量。石墨烯纳米带由于其高且持久的热尺寸化电压值，预计将成为热尺寸化效应的器件应用的良好候选者。
2019-05-28 cond-mat.mes-hall
Low-temperature ballistic transport in nanoscale epitaxial graphene cross junctions
我们报道了在SiC（0001）上外延生长的石墨烯纳米交叉结中的惯性-弹道输运的观测结果。弹道输运由负弯曲电阻R12表示，43 ~ 170 ohm，在4.2 K时在非局部四端结构中测量，当温度升高到80 K以上时，它消失。
2009-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Low-frequency critical current noise in graphene Josephson junctions in the open-circuit gate voltage limit
我们研究了McWorther模型中开路栅电压极限下短弹道石墨烯约瑟夫森结的临界电流噪声。我们发现闪烁噪声在很宽的频率范围内，并讨论了作为掺杂水平的函数的噪声幅度的温度依赖性。在电荷中性点，我们发现一个奇异的温度依赖$T^{-3}$，惊人的不同，预期在固定的栅极电压下的短弹道石墨烯约瑟夫森结的线性依赖。
2020-11-16 cond-mat.mes-hall
Hall potentiometer in the ballistic regime
我们从理论上证明了如何一个二维的电子气可以用来探测局部电位分布使用的霍尔效应。对于小磁场，霍尔电阻与霍尔交叉中的平均电势分布成反比，并且与结中该分布的形状和位置无关。另一方面，弯曲电阻对交叉结中局部电位分布的确切细节更为敏感。
1999-01-14 cond-mat.mes-hall
Long-range spin-polarized Josephson effect in ballistic S/F/S junctions with precessing magnetization
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
研究非平衡S/F/S结中球形长程自旋极化约瑟夫森效应，揭示自旋极化磁化在大预倾角下非正弦电流相位关系及全极化半金属极限下的导电性变化。
2026-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magneto-electric coupling in a two-dimensional ballistic Josephson junction with in-plane magnetic texture
我们研究了自旋织构桥的约瑟夫森结，当Rashba和Zeeman相互作用结合在一起时，超导电流和正常区域的面内磁织构之间产生磁电耦合.特别是，我们毫不含糊地获得所谓的异常电流相位关系$j=j_{c}\sinφ+j_{a}\cosφ$在二维弹道约瑟夫森结接近异质结的临界温度，当一个异常电流$j_{a}\neq0$存在，即使在零相位差的超导体之间，是负责的结的磁和电的自由度之间的耦合。这种反常磁电流是由于传播模的手征性和面内磁织构的各向异性共同作用的结果。
2014-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ballistic Josephson junctions based on CVD graphene
近年来，在基础物理和潜在应用方面，对石墨烯作为超导体之间的薄弱环节的约瑟夫森结进行了深入研究。然而，之前的大部分工作都是基于机械剥离的石墨烯，这与大规模生产不兼容。在这里，我们提出了我们的研究使用石墨烯生长的化学气相沉积（CVD）作为薄弱环节的约瑟夫森结。我们证明，CVD-石墨烯基约瑟夫森结与Nb电极可以有效地工作，没有任何热滞后从1.5 K下降到320 mK的基础温度，他们在垂直磁场中表现出理想的夫琅和费干涉图案。我们还表明，结的临界电流可以通过调节栅极电压。此外，对于我们最短的结（长度为50 nm），我们发现正常状态电阻随栅极电压振荡，表明结处于弹道状态，这是以前在基于CVD-石墨烯的约瑟夫森结中未观察到的特征。
2017-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Zeeman effect induced 0-$π$ transitions in ballistic Dirac semimetal Josephson junctions
在约瑟夫森结的夹层中具有有限动量的库珀对的结果之一是$π$结行为。有限动量可以是由于铁磁约瑟夫森结中的交换场，也可以是由于塞曼效应。本文报道了在$_{1-x}$三维狄拉克半金属基约瑟夫森结中观察到塞曼效应引起的0- $π$跃迁。来自在结的平面中施加的磁场的塞曼效应的大g因子允许将约瑟夫森结从0调节到$π$状态。这一点通过非对称超导量子干涉装置（SQUID）的外加磁场对临界电流调制的符号变化来揭示。此外，我们直接测量非正弦电流相位关系的非对称SQUID，符合弹道约瑟夫森输运模型。
2019-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ballistic superconductivity and tunable $π$-junctions in InSb quantum wells
二维电子气（2DEG）耦合到超导体提供了探索各种量子现象的机会。这些研究包括新的约瑟夫森效应，量子（自旋）霍尔系统中的超导关联，混合超导量子比特和自旋轨道相互作用（SOI）半导体中的涌现拓扑态。InSb是这种强SOI半导体的一个众所周知的例子，然而InSb量子阱中的混合超导器件仍然未被开发。在这里，我们接口的InSb 2DEG与超导体（NbTiN），以创建约瑟夫森结（JJ），从而提供了第一个证据，诱导超导高品质的InSb量子阱。JJ支持几微米以上的超导传输，并显示出弹道超导性的清晰特征。此外，我们利用大的Landé g因子和结的栅极可调谐性来控制电流-相位关系，并驱动$0$和$π$ -状态之间的跃迁。这种对自由能景观的控制使我们能够构建一个相图，识别这些$0$和$π$ -区域，与理论一致。我们的研究结果建立了InSb量子阱作为一个有前途的新材料平台，研究超导，SOI和磁性之间的相互作用。
2019-02-27 cond-mat.mes-hall
Theory of planar quasi-ballistic Josephson junctions
本文提出了一种用于平面准准 ballistic 约瑟夫森结的理论框架，分析了多端口设置中结的强耦合特性，并解释了实验观测中的关键现象。
2025-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Critical Josephson current in ballistic superconductor-graphene systems
我们计算了弹道石墨烯约瑟夫森结的超导电流的相位、温度和结长的依赖关系。对于低温，我们发现非正弦依赖的超导体相位差的超导体短和长结。的偏度，其特征的电流相位关系从一个简单的正弦曲线的偏差，示出了小电流的临界电流的线性依赖。我们讨论的相似之处和差异方面的经典理论的约瑟夫森结，其中的薄弱环节形成的扩散或弹道金属。指出了与石墨烯约瑟夫森结的其他近期理论结果的关系，并认为我们的工作可能的实验相关性。
2010-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ballistic Josephson junctions in edge-contacted graphene
自石墨烯研究的早期以来，石墨烯-超导体混合器件引起了人们的广泛关注。到目前为止，这些研究仅限于通过石墨烯的扩散输运的情况下，石墨烯-超导体界面的定义不明确和中等质量，通常结合小临界磁场的超导电极。在这里，我们报告了基于石墨烯的约瑟夫森结与钼铼的一维边缘接触。接触展现出与石墨烯的良好限定的透明界面，在4开尔文下具有8特斯拉的临界磁场，并且石墨烯由于其封装在六方氮化硼中而具有高质量。这使我们能够研究和利用石墨烯约瑟夫森结在一个新的制度，其特征在于弹道输运。我们发现临界电流随载流子密度的变化而振荡，这是由于法布里-珀罗腔的形成引起的携带超电流的电子和空穴的相位相干干涉。此外，相对较大的超电流被观察到前所未有的长距离高达1.5 $μ$ m。最后，在量子霍尔制度，我们观察到对称性破缺状态，而接触保持超导。这些成就为利用石墨烯与超导态相互作用的狄拉克性质开辟了新的途径。
2015-06-17 cond-mat.mes-hall
Electrostatic tailoring of magnetic interference in quantum point contact ballistic Josephson junctions
研究了量子点接触弹道式约瑟夫森结中超导电流的磁静电剪裁。蚀刻的InAs基异质结构与超导铌引线横向接触，并且两个蚀刻的侧栅极的存在允许与垂直磁场的应用相结合，通过耗尽弱连接来连续地修改磁干涉图案。对于较宽的交界处的超电流提出了一个夫琅和费的干扰模式与周期h/2 e，而通过静电收缩的弱链接，周期性不断演变为单调衰减。这些设备代表了新的可调结构，可能会导致难以捉摸的马约拉纳费米子的研究。
2013-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Mode-Resolved Multiband Ballistic Transport and Conductance Thresholds in Bilayer Graphene Junctions
School of Physics, Xidian University（西安电子科技大学物理学院）；IMDEA Nanoscience（IMDEA纳米科学研究所）；College of Physics and Technology, Bohai University（渤海大学物理与信息技术学院）
研究双层石墨烯结中的球差传输，揭示静电门、层间偏置和均匀应变对电子传输的互补控制，发现层间偏置通过模式混合打开可调传输间隙，提供多带球差传输作为带结构几何的实用探针。
2026-07-23 cond-mat.mes-hall
A ballistic graphene superconducting microwave circuit
约瑟夫森结（JJ）是微波量子线路的基本元件，如可调谐腔、量子比特和参量放大器。最近开发的封装的石墨烯JJ，具有在微米距离尺度上延伸的超电流，作为量子线路的新构建块具有令人兴奋的潜在应用。尽管如此，该技术的微波性能尚未被探索。在这里，我们展示了一个微波电路的基础上弹道石墨烯JJ嵌入在超导腔。我们直接观察到一个门可调约瑟夫森电感通过设备的谐振频率，并使用一个详细的RF模型，我们提取这个电感定量。我们还观察到器件的微波损耗，并将其转化为μeV能量尺度下结的子隙电阻，这在DC测量中是不可访问的。我们在这里观察到的微波性能表明，石墨烯约瑟夫森结是实现相干量子线路的可行平台。
2018-10-05 cond-mat.mes-hall
Ballistic conductivity of graphene channel with p-n junction on ferroelectric domain wall
采用Wentzel-Kramers-Brillouin近似，研究了异质结构石墨烯/物理间隙/铁电薄膜中铁电畴壁对单层石墨烯沟道弹道电导的影响.异质结中电场和空间电荷动力学的自洽数值模拟和近似解析理论都表明，畴壁与表面的接触在石墨烯沟道中产生了pn结。计算表明，在石墨烯表面附近自发极化突变引起的未补偿铁电偶极子诱导的载流子浓度可达1019 m-2量级，比非铁电衬底上栅掺杂石墨烯的载流子浓度高两个数量级。因此，我们预测具有铁电畴壁引起的pn结的石墨烯沟道将具有相当高的弹道电导率。
2016-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Ballistic Graphene Cooper Pair Splitter
我们报道了在弹道输运机制下，基于石墨烯的封装多端结中库珀对分裂的实验研究。我们的器件由两个横向结组成，即超导体/石墨烯/超导体和正常金属/石墨烯/正常金属结。在这种情况下，通过一个结的电子输运可以通过沿另一个结施加的偏压来调节。我们观察到明确的签名库珀对分裂的本地以及非本地电子输运测量。我们的实验数据可以很好地描述使用修改的Octavio-Tinkham-Blonder-Klapwijk模型和三端分束器模型。
2020-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Planar Ballistic Electron Emission Spectroscopy for Single-Shot Probing of Energy Barrier Inhomogeneity at Junction Interface
提出一种无需显微调查的平面弹道电子发射光谱方法，利用平面隧道结作为BEEM探针阵列，结合Tung模型与Bell-Kaiser理论分析信号，成功探测了Pt/4H-SiC结界面的能量势垒不均匀性。
2025-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Conductance asymmetry of graphene pn junction
我们使用非平衡格林函数（NEGF）方法在弹道极限下提供石墨烯PN结电导的定量描述-石墨烯电子器件的重要构建块。在本文中，最近的实验石墨烯结解释的弹道输运模型，但只有当有限的结过渡宽度，DW，占。特别是，实验观察到的anamolous增加在低源极/漏极电荷密度条件下的nn和np结之间的电阻不对称性也定量捕获我们的模型。鉴于在电子聚焦等应用中对尖锐结的要求，我们还研究了Dw小的情况下的PN结电导，发现波函数失配（所谓的伪自旋）在尖锐PN结中起着重要作用。
2009-06-05 cond-mat.mes-hall
Material Parameters for Faster Ballistic Switching of an In-plane Magnetized Nanomagnet
本研究通过宏观自旋模拟探索设计材料参数（各向异性常数、饱和磁化强度和Gilbert阻尼常数）以实现面内磁化纳米磁体的高速弹道翻转，发现增大各向异性常数或减小饱和磁化强度可缩短脉冲宽度，且存在最优Gilbert阻尼常数使脉冲宽度最小化。
2023-05-17 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Strongly anharmonic current-phase relation in ballistic graphene Josephson junctions
基于最近直接测量石墨烯中超导邻近效应影响下的电流-相位关系（CPR）的实验，本文采用自洽紧束缚Bogoliubov-de Gennes（BdG）理论研究了弹道石墨烯SNS约瑟夫森结中CPR的温度依赖性.通过比较这些结果与标准的Dirac-BdG方法，其中刚性边界条件假设在SN接口，我们显示了一个至关重要的两个邻近效应和由电流的CPR depending。邻近效应随着温度而增长，并且减小CPR朝向谐波结果的偏斜度。在短结（$L<ξ$）中，电流退配对也是重要的，并且在宽的温度和掺杂水平范围内产生临界相$ϕ_c<π/2$。
2011-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
