Josephson spin-valve realization in the magnetic nodal-line topological semimetal Fe$_3$GeTe$_2$
三维范德华铁磁体Fe $_3$ GeTe $_2$（FGT）被认为是磁拓扑节线半金属的候选者。本文研究了在三维FGT剥离薄片下两个3~ $μ$ m间距超导In引线之间的横向电子输运。在30~mK低温下，我们观察到约瑟夫森超导电流在磁场$B$的作用下，表现出不寻常的临界电流$I_c$抑制.总体$I_c(B)$模式相对于B征不对称。我们证明，不对称性是由磁场扫描方向定义的，因此对于相反的扫描，$I_c(B)$模式是严格反转的（如$B$到$-B$反转）。我们还观察到正常磁场中$I_c(B)$的最大值和最小值之间的相互作用，而平面内的快速非周期$I_c(B)$波动。这些效应对于同质超导体-铁磁体-超导体结是不可能的，而对于约瑟夫森自旋阀则是已知的。在FGT中实现约瑟夫森自旋阀的最可能的情况是费米弧表面态和铁磁FGT体的自旋极化的不对准，但我们也讨论了磁畴之间的自旋相关输运的可能影响。
2021-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Chiral nodes and oscillations in the Josephson current in Weyl semimetals
在断裂的时间反演对称外尔半金属中，外尔节点的分离导致外尔节点处的螺旋准粒子激发，当与整体自旋守恒耦合时，仅允许外尔半金属与超导体的结处的结间输运。这导致约瑟夫森电流作为$k_0L$的函数的不寻常的周期振荡，其中$L$是外尔半金属的长度，而$2k_0$是节间距离。这种振荡是鲁棒的，应该是实验上可测量的，提供了一个直接的路径，以确认手性节点的存在外尔半金属。
2016-03-08 cond-mat.mes-hall
Fractional ac Josephson effect as evidence of topological hinge states in a Dirac semimetal NiTe2
实验研究了耦合到 NiTe2 单晶薄片的超导铟引线间的 Josephson 电流，通过观察到半整数 Shapiro 台阶和稳定的奇数台阶，证实了 NiTe2 中拓扑铰链态的 Josephson 电流传输。
2024-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fermi-arcs mediated transport in surface Josephson junctions of Weyl semimetal
该研究探究外尔半金属表面约瑟夫森结中费米弧介导的输运，分析不同对称性破缺及外场下的电流振荡规律，并用散射理论网络模型解释，揭示振荡与外尔节点间距等参数的关联。
2024-01-26 cond-mat.mes-hall
Signature of odd-frequency equal-spin triplet pairing in the Josephson current on the surface of Weyl nodal loop semimetals
我们理论上预测了邻近诱导奇频（$ω$）配对的表面上的Weyl节环半金属，其特征在于一个节环费米表面和鼓面状表面状态（DSS），连接到传统的自旋单重$s$波超导导线。由于完整的自旋极化的DSS，奇- $ω$等自旋三重态配对是存在的，我们表明，它会产生一个有限的约瑟夫森电流。在结中放置额外的铁磁体也可以产生奇数- $ω$混合自旋三重态配对，但是如果磁化与DSS自旋极化正交，则配对和电流不受影响，这进一步证实了配对的等自旋结构。
2019-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Reducing electronic transport dimension to topological hinge states by increasing geometry size of Dirac semimetal Josephson junctions
拓扑相的概念已被扩展到高阶，并已推广到不同的维度。作为范例，Cd3As2被预测为高阶拓扑半金属，具有三维（3D）体狄拉克费米子，二维（2D）费米弧，和一维（1D）铰链状态。这些拓扑状态在电子输运中具有不同的特征长度尺度，允许在改变样本大小时区分它们的属性。在这里，我们报告了一个异常的尺寸减少的超电流输运的狄拉克半金属Cd 3 As 2为基础的约瑟夫森结的大小增加。当结沟道长度增加时，观察到超导量子干涉从标准的夫琅和费模式向超导量子干涉器件（SQUID）模式的演化。类似SQUID的干涉图样表明了流经一维铰链的超电流。一维铰链态的识别对于更深入地理解三维狄拉克半金属中的高阶拓扑相是有价值的。
2020-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Chiral anomaly induced oscillations in the Josephson current in Weyl semimetals
外尔半金属是一种三维拓扑相的物质，具有线性分散的外尔点，这些外尔点成对出现并具有相反的手征。成对外尔点的分离允许在平行电场和磁场存在下它们之间的电荷转移，这被称为手征异常。本文从理论上研究了手征反常引起的手征电荷不平衡对Weyl超导体-Weyl半金属-Weyl超导体结中约瑟夫森电流的影响。在Weyl超导体中，考虑了两种类型的配对，即零动量BCS类配对和有限动量FFLO类配对。对于类BCS对，我们发现Josephson电流表现出$0$跃迁，并作为$λ_{0} L $的函数振荡，其中$λ_{0}$是平行电场和磁场诱导的手征不平衡，$L$是Weyl半金属的长度.约瑟夫森电流的幅度还取决于连接两对外尔点的直线与沿结的输运方向之间的角度$β$。对于类FFLO配对，手性不平衡引起的周期振荡是不存在的，约瑟夫森电流也是独立的角度$β$。这些结果对于探测手征反常和判别Weyl半金属的超导配对机制是有用的。
2019-01-06 cond-mat.mes-hall
Nature of Andreev bound states in Josephson junctions of triple-point semimetals
本文研究二维和三维三重简并半金属约瑟夫森结中的安德烈夫束缚态，发现其能量本征值有两个解，不同于石墨烯和外尔半金属，并展示了约瑟夫森电流行为。
2025-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con hep-th
Andreev bound states in Josephson junctions of semi-Dirac semimetals
本文研究二维半 Dirac 半金属 Josephson 结，采用 δ 势弱连接与 BdG 形式体系计算沿二次色散方向的亚能隙 Andreev 束缚态，发现一对二重简并态并导出 Josephson 电流的相位依赖。
2024-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con hep-th
Gate-tunable anisotropic Josephson diode effect in topological Dirac semimetal Cd$_3$As$_2$ nanowires
MESA+ Institute for Nanotechnology, University of Twente（特温特大学介观纳米技术研究所）；State Key Laboratory for Mesoscopic Physics and Frontiers Science Center for Nano-optoelectronics, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院介观物理国家重点实验室与前沿纳米光电科学中心）
本研究通过Cd₃As₂纳米线约瑟夫森结观察到可调谐且各向异性的约瑟夫森二极管效应，揭示了拓扑超导态的存在。
2026-03-10 cond-mat.mes-hall
Quantum anomaly and anomalous Josephson effect in inversion asymmetric Weyl semimetals
本文研究了在时间反演对称（TRS）或时间反演对称破缺倾斜下的反转非对称外尔半金属约瑟夫森结的外尔谱。我们发现，这两种类型的倾斜在Weyl节点导致约瑟夫森$0$ - $π$转变和零偏压谷/手征超电流。引人注目的是，TRS倾斜引起了一个纯谷约瑟夫森电流（VJC）和TRS打破倾斜诱导纯手征约瑟夫森电流（CJC）在这个系统中。VJC和CJC是谷对称破缺和$\mathbb{Z}_2$对称破缺的表现。我们得到的反转的纯VJC和纯CJC，即使在零偏置条件下，可控的结长。我们的谷和手性依赖的输运在一个反转不对称Weyl半金属结的可控性分析可以允许在谷电子学和手性电子学，分别应用。倾斜诱导约瑟夫森效应为超导$0$ - $π$跃迁提供了一条不同于传统铁磁性约瑟夫森结的途径，传统铁磁性的约瑟夫森结需要自旋极化.在长结和零温度极限，VJC和CJC与量子异常，这是通过在TRS和TRS打破倾斜的情况下，分别表现在电流的不连续跳跃。
2021-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Long-range Phase Coherence and Tunable Second Order $ϕ_0$-Josephson Effect in a Dirac Semimetal $1T-PtTe_2$
本研究在II型狄拉克半金属$1T-PtTe_2$中发现由螺旋自旋-动量锁定诱导的大本征约瑟夫森二极管效应，提出可通过磁场调谐谐波相位的二阶$ϕ_0$-结，为研究约瑟夫森二极管效应及高阶超流输运提供理想平台。
2024-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
$0$-$π$ transitions in a Josephson junction of irradiated Weyl semimetal
我们提出了一个设置的实验实现意外和各向异性的$0$ - $π$跃迁的约瑟夫森电流，在一个结的链接是由辐照外尔半金属（WSM），由于手性节点的存在。我们使用格林函数技术，约瑟夫森电流通过时间反演对称WSM具有各向异性的周期振荡作为$k_0L$的函数，其中$k_0$是（相关的）分离的手性节点和$L$是样品的长度。这对于时间反演对称系统来说是出乎意料的，尽管它已经在时间反演对称破缺的WSM中被证明。然后，我们表明，$k_0$的有效值可以通过用光子照射样品来精确地调谐，从而导致临界电流的$0$ - $π$跃迁。最后，我们讨论了我们的设置的鲁棒性。
2017-06-06 cond-mat.mes-hall
Beyond the effective length: How to analyze magnetic interference patterns of thin-film planar Josephson junctions with finite lateral dimensions
约瑟夫森结的临界电流$I_{\text{c}}(B)$与磁场有关，它由其电极中的屏蔽电流决定。在宏观结中，局部矢量势驱动电流，然而，在具有有限尺寸和各种形状的电极的薄膜平面结中，它们由非局部电动力学支配。这使得从$I_{\text{c}}(B)$干涉图案中提取诸如有效结面积的几何形状、有效结长度和临界电流密度分布的参数变得复杂。在这里，我们提供了一种方法来解决这个问题，通过模拟驱动屏蔽电流的相位差，并使用这些来找到$I_{\text{c}}(B)$。为此，我们扩展了John Clem [Phys. Rev. B，\textbf{81}，144515（2010）]提出的技术，以找到用于分离具有矩形、椭圆形和菱形几何形状的长度为$L$和宽度为$W$的超导带的约瑟夫森结的$I_{\text{c}}(B)$。我们发现干涉图样的周期性（$ΔB$）对于$L \gg W$和$L \ll W$具有与几何无关的极限。通过制造椭圆形的S $-$ N $-$ S结与不同的纵横比，我们实验验证了$ΔB$的$L/W$依赖。最后，我们将这些结果正确提取的$I_{\text{c}}(B)$的傅立叶分析的结中的临界电流的分布，这使得这些结果是必要的，正确的分析薄膜平面约瑟夫森结的拓扑通道。
2023-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
$4π$ periodic Andreev bound states in a Dirac semimetal
狄拉克半金属中的电子在所有三个空间维度上都具有线性色散，并且形成了新型量子材料开发平台的一部分。Bi $_{1-x}$ Sb $_x$在Sb诱导的能带反转点处支持三维狄拉克锥。纳米级相敏结技术被用来诱导这种狄拉克半金属的超导性。射频辐照实验表明4个$π$周期Andreev束缚态对Nb-Bi $_{0.97}$ Sb $_{0.03}$ -Nb约瑟夫森结中的超导电流有显著贡献。大量的$4π$的超导贡献的条件是有利的，因为狄拉克锥的拓扑保护，对反向散射，提供非常广泛的传输共振。来自在结的平面中施加的磁场的塞曼效应的大g因子允许从0到$π$状态调谐约瑟夫森结。
2017-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson junctions of Weyl and multi-Weyl semimetals
我们研究了一个约瑟夫森结，其中包括一个外尔和一个多外尔半金属，外尔半金属被一个宽度为$d$的势垒区隔开，该势垒区是通过在外尔半金属上施加栅极电压$U_0$而形成的。这种连接的拓扑缠绕数在屏障上会发生变化。我们表明，$I_c R_N$这样的结，其中$I_c$是临界电流和$R_N$的正常状态电阻，在薄的势垒限制，具有独立的势垒电位的通用值。我们提供了一个解析表达式的Andreev束缚态，并用它来证明，通用值的$I_c R_N$是一个后果的拓扑绕组数的变化在整个结。我们还研究了这种结在外部微波辐射存在下的交流约瑟夫森效应，绘制出它的电流-电压特性，并表明，在整个结的绕组数的变化形状的夏皮罗台阶的属性。我们讨论了增加势垒厚度$d$对上述性质的影响，并绘制了实验，可以测试我们的理论。
2019-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Proximity effect in a two dimensional electron gas probed with a lateral quantum dot
我们报告了低温输运测量的平面Nb-InGaAs-Nb邻近约瑟夫森结托管栅极定义的横向量子点的弱链接。我们首先研究了当所有门都接地时，准粒子和约瑟夫森输运通过开放结。当量子点通过静电耗尽被限定在正常区域时，共隧穿光谱允许我们直接探测在二维电子气中诱导的能隙。我们的数据显示出良好的定性协议与模型描述的共振隧穿通过安德森杂质连接到超导电极。这些结果证明了基于二维电子气耦合到超导体的顶栅纳米器件的可行性。
2011-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Interface superconductivity in a type-II Dirac semimetal NiTe$_2$
我们实验研究了NiTe $_2$ Dirac半金属和普通金引线之间的单个平面结的电荷输运。在毫开尔文温度下，我们观察到非欧姆$dV/dI(V)$行为类似于Andreev反射在超导体-正常金属界面，而NiTe $_2$散装保持非超导。温度和磁场对超导性的影响被抑制，这也支持了超导性的结论。与已知的Cd $_3$ As $_2$ Dirac半金属的结果类似，我们将这种行为与由于在Au-NiTe $_2$界面处形成平带而导致的界面超导性联系起来。由于平带态和拓扑表面态紧密相连，因此平带诱导超导性的说法也得到了通过原始NiTe $_2$表面拓扑表面态的约瑟夫森电流的支持。我们证明了在面内磁场作用下，NiTe $_2$拓扑表面态的动量移动导致了明显的约瑟夫森二极管效应.
2022-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Realization of a double-slit SQUID geometry by Fermi arc surface states in a WTe$_2$ Weyl semimetal
我们实验研究了两个超导铟引线之间的电子输运，耦合到WTe $_2$晶体表面。WTe $_2$的特征在于存在费米弧表面态，作为预测的II型Weyl半金属候选物。我们在空前长的5~ $μ$ m In-WTe $_2$ -In结中发现了约瑟夫森电流，并通过$I-V$曲线随温度和磁场的演化得到了证实.约瑟夫森电流主要是由拓扑表面状态，我们证明了在双缝SQUID几何，实现了通过耦合相反的WTe $_2$晶体表面。
2018-01-29 cond-mat.mes-hall
Multipair DC-Josephson Resonances in a biased all-superconducting Bijunction
全超导双结由一个中心超导体与两个横向超导体接触组成，从而产生非局域交叉Andreev反射。然后，除了分离的常规约瑟夫森结的通道之外，出现了新的库珀对的相关传输通道。我们研究这个系统中的配置，超导体连接通过栅极可控量子点。多对相位相干共振和相位相关的多个Andreev反射都获得时，横向超导体的电压是相称的，他们添加到通常的本地耗散输运由于准粒子。两对共振（四重态）以及其他一些高阶多对共振在低电压下发生π位移。当电压与点电平谐振时，点控制可用于显著增强多对电流。
2013-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Evidence of Higher Order Topology in Multilayer WTe$_2$ from Josephson Coupling through Anisotropic Hinge States
非中心对称的Td-WTe $_2$，以前被称为II型Weyl半金属，预计具有更高阶的拓扑相与拓扑保护，螺旋一维（1D）铰链状态时，他们几乎没有分离的Weyl点被湮灭。然而，这些铰链状态的检测是困难的存在下的半金属行为的散装。本文通过分析超导磁场对Nb-WTe $_2$ -Nb邻近约瑟夫森结中铰链态的干扰，在空间上分辨出了铰链态。沿着WTe $_2$晶体的a轴的约瑟夫森电流，而不是沿着b轴，在结的边缘处显示出急剧的增强;增强的约瑟夫森电流的量与单个1D导电沟道的上限相当。我们的实验观测提供了WTe $_2$中的高阶拓扑相及其相应的各向异性拓扑铰链态的证据，与理论计算符合得很好.我们的工作为超导异质结构中拓扑半金属的铰链输运研究铺平了道路，包括它们的拓扑超导性。
2019-09-06 cond-mat.mes-hall
Spin-Hall effects in a Josephson contact
在扩散区研究了自旋轨道分裂导带的二维正常接触的约瑟夫森隧穿。线性Usadel方程的三重态组件的配对功能揭示了一个惊人的相似性的自旋扩散方程驱动的电场在正常的金属。因此，我们预测，面外自旋霍尔极化累积朝向横向样品边缘和面内极化是有限的，在整个正常区域。同时，自旋霍尔电流是不存在的情况下考虑的静态约瑟夫森效应。
2008-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fractional Josephson Effect: A Missing Step Is A Key Step
物理学家们正在寻找可以容纳马约拉纳的超导材料。这些难以捉摸的粒子的新证据是由一个偶然的狄拉克半金属介导的约瑟夫森效应中缺失的夏皮罗步骤提供的。
2018-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Tunnel Spectroscopy of a Proximity Josephson Junction
本文介绍了横向超导体-正常金属-超导体（SNS）约瑟夫森结中邻近效应的隧道光谱实验。我们的薄弱环节是嵌入到一个超导（S）环，允许相位偏置的约瑟夫森结的外部磁场。我们探讨了温度和相位的依赖性的诱导微隙和修改的状态密度在正常（N）金属。我们的结果与基于准经典理论的扩散极限模型一致。该设备提出了一个先进的版本的超导量子干涉邻近晶体管（SQUIPT），现在达到3 nA的$/Φ_0$通量灵敏度，其中$Φ_0$是通量量子。
2011-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Lateral electron tunneling through single self-assembled InAs quantum dots coupled to superconducting nanogap electrodes
我们利用超导铝电极与单个自组装InAs量子点横向接触，制备了超导体-量子点-超导体（SC-QD-SC）结。在40 mK时，所制造的结表现出明显的库仑阶梯和库仑振荡。此外，观察到的源极-漏极电压$|V_{\rm SD}| < 2Δ/e$，其中$Δ$是SC能隙的Al的电导明显抑制。约瑟夫森电流的情况下，流经量子点是由于在我们的测量系统中的强库仑相互作用和不可忽略的热涨落。
2007-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting proximity effect and Majorana flat bands in the surface of a Weyl semimetal
研究了S波超导体与Weyl半金属表面态之间的邻近效应。一个有趣的二维SC形式在这样的界面与性质类似，在某些方面的Fu-Kane超导体与一些显着的差异。在具有完整时间反演对称性的Weyl半金属中，在具有π相位差的线性约瑟夫森结中，界面SC支持完全平坦的Majorana带。我们讨论了这些乐队对无序的稳定性，并提出了方法，它们可以在实验中观察到。
2016-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Probing unconventional superconductivity in inversion symmetric doped Weyl semimetal
非常规超导性已被预言出现在掺杂的反转对称Weyl半金属（WSM）的拓扑非平凡费米面。特别地，理论上预测了Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov（FFLO）态和节点BCS态是反转对称掺杂WSM中可能的超导配对态。为了解决首选的配对状态，我们从理论上研究了两个独立的四终端量子输运方法，每个方法在掺杂的WSM中存在FFLO和节点BCS状态时都表现出独特的电学特征。我们首先介绍了一个约瑟夫森结，它由一个掺杂的WSM和一个s波超导体，我们表明，在s波超导体中的横向均匀电流的应用有效地取消了掺杂的WSM中的FFLO态携带的动量。从我们的数值分析，我们发现在约瑟夫森电流振幅在有限的均匀电流在s波超导体，作为一个指标的FFLO状态掺杂WSM的峰值。此外，我们表明，使用四端测量配置的节点可能会被转移的横向均匀电流在掺杂的WSM的应用程序。我们分析了拓扑相变诱导的节点对湮灭在非平衡状态下通过构建相图，我们发现一个特征的状态密度的减少，作为一个签名的量子临界点的拓扑相变，从而确定节点BCS状态掺杂WSM。
2016-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
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
Two-dimensional field-effect transistors based on lateral heterojunctions of transition metal dichalcogenides: dissipative quantum transport modeling
本文通过耗散量子输运模拟研究NbS₂/MoS₂/NbS₂横向异质结p型二维晶体管，发现栅极与沟道对准是调控肖特基势垒和器件缩放行为的关键设计参数。
2024-12-29 cond-mat.mes-hall
Quasiparticles-mediated thermal diode effect in Weyl Josephson junctions
Institute of Physics（物理研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）；Physical Research Laboratory（物理研究实验室）
研究Weyl超导体-Weyl半金属-Weyl超导体Josephson结中准粒子驱动的热二极管效应，通过Zeeman场诱导热电流非对称性，实现热二极管效应的可调性。
2024-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electrical control of Kondo effect and superconducting transport in a side-gated InAs quantum dot Josephson junction
我们测量了耦合到超导引线上的单个InAs自组装量子点（QD）中的非耗散超电流。量子点的占据是由背栅电极和横向侧栅调节的。侧栅的几何形状允许在具有适当轨道状态的恒定电子数的区域中调谐QD-引线隧道耦合。使用侧门效应，我们研究了近藤关联和超导配对之间的竞争的量子点，观察减少超导电流时，近藤温度降低到超导能隙以下的定性与理论预测一致。
2009-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Observation of non-sinusoidal current-phase relation in graphene Josephson junctions
我们提出了直接测量的电流-相位关系的横向约瑟夫森结与石墨烯的障碍，获得了相位敏感的SQUID干涉技术。我们发现，电流相位关系是向前倾斜的，相对于通常观察到的正弦曲线的行为短结在准弹道输运制度，符合狄拉克费米子在约瑟夫森结的行为的预测。偏度随临界电流增大而增大，随温度升高而急剧减小。
2016-08-31 cond-mat.mes-hall
Thermal noise effects on the magnetization switching of a ferromagnetic anomalous Josephson junction
讨论了热噪声对具有自旋轨道耦合和面外磁化的横向铁磁约瑟夫森结磁响应的影响。铁磁层中的磁矩的方向可以通过使用受控电流脉冲来反转。这种现象是由于耦合流动的充电电流和铁磁体的磁化的磁电效应。我们研究了磁化反转效应与铁磁体的内禀参数，如吉尔伯特阻尼和自旋轨道耦合强度的关系。我们估计的磁化反转时间，并找到快速开关的参数的最佳值。以提高工作温度为目的，我们研究了热涨落对平均稳态磁化强度的影响，并找到了使系统对噪声更具鲁棒性的条件。
2020-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonlocal Josephson diode effect in minimal Kitaev chains
Uppsala University（乌普萨拉大学）；Kyoto University（京都大学）
研究三根横向耦合的最小Kitaev链系统中非局域约瑟夫森效应的出现，并利用其实现非局域约瑟夫森二极管效应，通过中间链的交叉安德里亚诺夫反射与电子隧道效应不平衡，产生非对称的2π周期相位依赖安德里亚诺夫谱，从而实现非局域约瑟夫森二极管效应。
2026-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Area-dependence of spin-triplet supercurrent in ferromagnetic Josephson junctions
2010年，几个实验小组获得了强铁磁材料约瑟夫森结中自旋三重态超电流的有力证据。我们自己的最佳结果是从大面积结中获得的，该结包含一个厚的中心Co/Ru/Co“合成反铁磁体”和两个由Ni或PdNi合金制成的薄外层。因为我们的样品中的铁磁层是多畴的，所以人们会期望结内的局部电流-相位关系的符号作为横向位置的函数随机变化。在这里，我们报告测量的临界电流在几个样品的面积依赖性，在那里我们找到了一些证据，这些随机符号的变化。然而，当样品被磁化时，临界电流变得与面积明显成正比，这表明电流-相位关系在整个结面积上具有相同的符号。
2011-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Chiral Magnetic Josephson junction: a base for low-noise superconducting qubits?
具有非中心对称晶格的超导材料缺乏空间反转对称性，已知表现出各种有趣的宇称破缺现象，包括反常约瑟夫森效应。在这里，我们考虑一个约瑟夫森结由两个非中心对称的超导体（NCS）连接的单轴铁磁体，并证明它表现出直接模拟的手征磁效应中观察到的狄拉克和外尔半金属。我们建议使用这种“手征磁约瑟夫森结“（CMJ结）作为量子比特的一个元素，其哈密顿量可由铁磁体的磁化强度调节。CMJ结允许避免在电感分流的量子位中使用偏移磁通量，从而实现更简单且更鲁棒的架构。当单轴铁磁体的易磁化轴穿过结时，所得到的”手性磁性量子比特”被保护免受磁化波动引起的噪声的影响。
2019-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con hep-ph
Andreev bound states in superconductor-barrier-superconductor junctions of Rarita-Schwinger-Weyl semimetals
本研究针对Rarita-Schwinger-Weyl半金属构建的超导体-势垒-超导体结，采用BdG形式体系计算短势垒下的Andreev束缚态能谱，发现多带结构带来最多四对局域态及复杂的相位依赖关系，并据此计算了Josephson电流。
2024-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con hep-th
Reentrant proximity-induced superconductivity for GeTe semimetal
本研究实验观测In/α-GeTe邻近器件中的非单调磁场响应，发现Josephson结可重入超导和Andreev结能隙恢复，并归因于Fermi弧自旋极化或FFLO态机制。
2023-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Coexisting topological hinges and 1D Rashba states in Bi$_{0.97}$Sb$_{0.03}$ revealed by the Josephson effect
MESA+ Institute, University of Twente（特温特大学 MESA+ 研究所）；Van der Waals–Zeeman Institute, IoP, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学 IoP 范德瓦尔斯-塞曼研究所）
通过约瑟夫森效应研究发现Bi$_{0.97}$Sb$_{0.03}$中存在拓扑棱边态和1D Rashba态，揭示其作为SOTI平台的特性。
2026-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson Field-Effect Transistors Based on All-Metallic Al/Cu/Al Proximity Nanojunctions
我们展示了第一个\textit{all-metallic}介观超导正常金属超导体（SNS）场效应控制的约瑟夫森晶体管（SNS-FET），并显示其充分的表征从临界温度$T_c$下降到50 mK的存在下的电场和磁场。通过横向栅电极施加的电场抑制邻近感应超导体中的临界电流$I_s$的能力被证明为正的和负的栅极电压值。$I_s$抑制通常达到其初始值的约三分之一，在高栅极电压下饱和。我们的SNS-FET在100 mK时的电阻值高达100 nA/V。在基础物理方面，我们的结果表明，观察到的现象的基础上的机制是相当普遍的，并不依赖于一个真正的配对潜力的存在，而是超导相关的存在是足够的效果发生。在技术方面，我们的研究结果扩大了可用于实施全金属场效应晶体管的材料家族，以\textit{synthetic}邻近诱导超导体。
2019-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Side gate tunable Josephson junctions at the LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ interface
复杂氧化物异质结构界面处出现的新物理现象为未来电子器件的发展提供了令人兴奋的机会。以$_3$ /$_3$界面为模型系统，采用一步光刻工艺，通过横向约束和局部侧栅相结合的方法实现了栅可调约瑟夫森结.侧栅的作用被发现是可比的本地背栅，构成一个强大的和有效的方式来控制在纳米级的接口的属性。我们证明，侧门使正常状态的电阻和临界（约瑟夫森）电流的收缩可靠的调谐。的电导和约瑟夫森电流显示介观波动作为所施加的侧栅极电压的函数，和它们的幅度的分析，使提取的相位相干性和热长度。最后，我们实现了一个超导量子干涉器件，其中每个收缩型约瑟夫森结的临界电流可以通过侧栅独立控制。
2017-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Robust two-dimensional surface superconductivity and vortex lattice in the Weyl semimetal $γ$-PtBi$_2$
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Iowa State University（爱荷华州立大学）；Ames National Laboratory（艾姆斯国家实验室）
研究在Weyl半金属γ-PtBi₂中发现鲁棒的二维表面超导性和涡旋晶格，揭示了宏观量子相一致性。
2026-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Topological Imbert-Fedorov shift in Weyl semimetals
Goos-Hänchen（GH）位移和Imbert-Fedorov（IF）位移是分别描述反射界面处的纵向和横向位移的光学现象。在这里，我们报告的GH和IF移位外尔半金属（WSMs）-一个有前途的材料窝藏低能量外尔费米子，光子的无质量费米子表亲。我们的研究结果表明，在WSM的GH位移是谷独立的，这是类似于在二维相对论材料-石墨烯中发现的。然而，在非光学系统中，IF移位从未被探索过，在这里，我们表明它是谷依赖的。此外，我们还发现中频位移实际上是由系统的拓扑效应引起的。在实验上，拓扑IF位移可以用来表征外尔半金属，设计高效率的谷电子器件，测量Berry曲率。
2015-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Proposal for detecting nodal-line semimetal surface-states with resonant spin-flipped reflection
拓扑结构的金属半金属具有独特的鼓面状表面态（DSS）。然而，直接检测这种状态仍然是一个挑战。在这里，我们提出了自旋分辨运输之间的正常金属和自旋轨道耦合的半金属结作为其检测机制。具体来说，我们发现，在这样的设备中，DSS诱导共振自旋翻转反射。这种效应可以通过反平行磁性终端之间的垂直自旋输运和横向电荷输运来探测。在结的隧穿极限中，自旋和电荷电导都在零能量附近表现出共振峰，为DSS提供了独特的证据。该签名对色散DSS和界面无序都是鲁棒的。基于数值计算，我们表明，该计划可以实现在拓扑半金属汞$_2$硒$_4$。
2018-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Josephson-like tunnel resonance and large Coulomb drag in GaAs-based electron-hole bilayers
该研究在GaAs电子-空穴双层结构中观测到类约瑟夫森隧穿共振，并发现小密度下的大库仑拖拽，将其解释为激子玻色-爱因斯坦凝聚态到简并费米气体的相变。
2023-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Anisotropic Quantum Confinement Effect and Electric Control of Surface States in Dirac Semimetal Nanostructures
最近狄拉克半金属的发现代表了我们对物质拓扑状态的基本理解的新成就。由于它们的拓扑表面状态，高迁移率，和奇异的属性与体狄拉克点，这些新材料引起了极大的关注，并被认为是制造新型拓扑器件的巨大希望。对于纳米器件应用，有限尺寸的效应通常起着重要的作用。在这篇报告中，我们从理论上研究了狄拉克半金属纳米结构的电子性质。量子限制通常在狄拉克点处打开体带隙。我们发现，沿不同方向的限制显示出强烈的各向异性效应。特别是，由于沿垂直c轴的限制的间隙示出了周期性调制，这是不存在的沿水平方向的限制。我们证明了拓扑表面态可以通过横向静电门控来控制。这是可能的，产生Rashba的表面态的自旋分裂，并将它们相对于限制诱导的体隙。这些结果不仅有助于我们对Dirac半金属纳米结构的基本认识，而且对全电拓扑自旋电子学器件的设计具有指导意义。
2014-11-20 cond-mat.mes-hall
Evaluation of spin diffusion length and spin Hall angle of antiferromagnetic Weyl semimetal Mn$_3$Sn
反铁磁Weyl半金属Mn $_3$ Sn在室温下产生强烈的本征反常霍尔效应（AHE），这是由于Kagome平面的时间反演对称性破缺电子带产生的大的动量-空间Berry曲率。这促使我们研究内禀自旋霍尔效应，这是一种与内禀自旋霍尔效应起源相同的横向现象。我们报道了在室温下用自旋吸收方法在纳米晶Mn $_3$ Sn纳米线中进行的逆自旋霍尔效应实验，该方法使我们能够定量地导出同一器件中的自旋扩散长度和自旋霍尔角。我们观察到明确的吸收的自旋电流在Mn $_3$ Sn纳米线时，保持与横向自旋阀器件的自旋输运通道接触。我们估计自旋扩散长度$λ_{s(Mn_3Sn)}$ $\sim$ 0.75 $\pm$ 0.67 nm从没有Mn $_3$ Sn纳米线的相同参考横向自旋阀的自旋信号的比较。从逆自旋霍尔测量，我们评估自旋霍尔角$θ_{SH}$ $\sim$ 5.3 $\pm$ 2.4 $\%$和自旋霍尔电导率$σ_{SH}$ $\sim$ 46.9 $\pm$ 3.4（$\hbar/e$）（$Ω$ cm）$^{-1}$。估计的自旋霍尔电导率在符号和幅度上与理论预测的本征$σ_{SH}^{int}$ $\sim$ 36-96（$\hbar/e$）（$Ω$ cm）$^{-1}$一致。在与自旋霍尔器件同时制备的纳米霍尔棒中，我们也观察到了室温下的反常霍尔效应。大的异常霍尔电导率以及足够的自旋霍尔电导率使M…
2019-02-18 cond-mat.mes-hall
Surface and bulk Landau levels in thin films of Weyl semimetals
我们表明，外尔半金属的薄膜有一个政权的参数，在其中他们开发非常平坦的朗道带下强磁场。解决的情况下，薄膜在一个垂直的磁场，我们观察到，两种不同类型的朗道状态可能会出现取决于是否连接一对相对的外尔节点的线是平行或垂直于磁场的方向。在后一种情况下，我们表明，平坦的朗道带是由在薄膜的两个面达到峰值的状态。当连接外尔波节的线平行于磁场时，我们看到朗道带中的态呈现出驻波的形式，在整个材料中具有显著的振幅。在任何一种情况下，在平坦的水平的状态被限制沿纵向部分的薄膜，变成边缘状态的两种不同类型的霍尔效应的横向边界处的独特的轮廓。
2019-07-12 cond-mat.mes-hall
Signatures of Majorana Bound States in the Diffraction Patterns of Extended Superconductor-Topological Insulator-Superconductor Josephson Junctions
本研究通过实验测量Nb-Bi₂Se₃-Nb约瑟夫森结的衍射图案，发现与夫琅禾费图案的偏差，证实了马约拉纳束缚态及其4π周期电流-相位关系，为拓扑量子信息提供了证据。
2024-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electronic structure of the surface superconducting Weyl semimetal PtBi$_2$
本文通过第一性原理计算和有效四能带模型，研究了层状半金属 PtBi$_2$ 的体态与表面电子结构，揭示了其表面 Fermi arcs 的超导配对机制及本征 Josephson 结特性。
2024-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Planar graphene-NbSe$_2$ Josephson junctions in a parallel magnetic field
薄的过渡金属二硫属化物在大的面内磁场下由于伊辛自旋轨道保护而保持超导性，伊辛自旋轨道保护将它们的自旋锁定在面外取向。在这里，我们使用薄的NbSe $_2$作为超导电极横向耦合到石墨烯，使平面，所有范德华二维约瑟夫森结（2DJJ）。我们绘制出这些新的设备的行为相对于温度，栅极电压，以及面外和面内磁场。值得注意的是，2DJJ维持高达$H_\parallel$的超电流高达8.5 T，其中塞曼能量$E_Z$与无磁能量$E_{Th}$竞争，这是石墨烯中迄今为止无法达到的状态。随着平行磁场$H_\parallel$的增加，2DJJ的临界电流被抑制，并且在少数情况下经历抑制和恢复。我们探讨的行为在$H_\parallel$理论上考虑两种效果：0- $π$过渡诱导的塞曼能量的调谐和独特的效果的波纹在原子薄层中创建一个小的空间变化的垂直分量的字段。的2DJJ具有潜在的实用性作为灵活的探针在各种材料的二维超导性，并引入高$H_\parallel$作为一个新的可访问的实验旋钮。
2021-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Fractional AC Josephson effect in a topological insulator proximitized by a self-formed superconductor
本文通过自形成Pd-Te超导层制备拓扑绝缘体约瑟夫森结，观察到奇数夏皮罗台阶抑制，为马约拉纳费米子存在提供证据，但需进一步验证。
2024-08-01 cond-mat.mes-hall
