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
Anisotropic angle-dependent Andreev reflection at the ferromagnet/superconductor junction on the surface of topological insulators
我们从理论上证明了当面内磁化强度有一个垂直于铁磁/超导结的分量时，三维拓扑绝缘体（3D TI）表面的铁磁/超导结具有各向异性的角度依赖Andreev反射.在存在面内磁化时，狄拉克锥的位置在$k$空间中调整，而其面外分量引起间隙。这种运动导致各向异性的角度依赖的Andreev反射，并创建平行于界面的横向电导流。此外，在结中引入间接能隙，这消除了Majorana束缚态的输运特征。由于狄拉克费米子在3DTI表面上的完全自旋动量锁定，一个称为\textit{Andreev Transfer Torque}（ATT）的扭矩施加在结上。此外，我们提出了一个设置来检测它们的实验。
2023-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Unconventional Josephson Effect in Hybrid Superconductor-Topological Insulator Devices
我们报道了超导-拓扑绝缘体混合器件中约瑟夫森结的输运性质，它与普通的约瑟夫森结行为有两个显著的不同：一个是特征能量与结宽成反比，另一个是低特征磁场抑制超导电流.为了解释这些效应，我们提出了一个唯象模型，扩展了现有的拓扑绝缘体约瑟夫森结的理论。
2012-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous low-temperature enhancement of supercurrent in topological-insulator nanoribbon Josephson junctions: evidence for low-energy Andreev bound states
我们报道了由拓扑绝缘体BiSbTeSe $_2$纳米带与超导Nb电极制成的门极可调约瑟夫森结在低温下临界电流的异常增强。与常规结相反，作为降低的温度$T$的函数，增加的临界电流$I_c$在温度$T_*$处表现出急剧的上升，该温度大约是几个不同样品和各种栅极电压的结临界温度的20 $\%$。$I_c$与$T$的关系证明了$T>T_*$的短结行为，但$T<T_*$的长结行为具有指数$T$依赖性$I_c \propto \exp\big(-k_B T/δ\big)$，其中$k_B$是玻尔兹曼常数.提取的特征能量尺度$δ$被发现是一个数量级小于感应超导间隙的结。我们将这种小$δ$的长结行为归因于低能量Andreev束缚态（ABS），该束缚态由拓扑绝缘体纳米颗粒（TINR）周围的电子波函数缠绕而产生。我们的TINR为基础的约瑟夫森结与低能量ABS是有前途的未来拓扑保护的设备，可能主机外来现象，如马约拉纳费米子。
2019-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Evidence for an anomalous current phase relation in topological insulator Josephson junctions
具有拓扑绝缘体弱连接的约瑟夫森结可以具有低能Andreev束缚态，从而产生偏离正弦行为的电流相位关系。特别感兴趣的是零能量马约拉纳束缚态，形成在相位差为$π$。在这里，我们报告了约瑟夫森结和包含拓扑绝缘体弱连接的超导量子干涉器件（SQUID）的干涉测量研究。我们发现，单结衍射花样和SQUID振荡的节点被提升，并且与化学势无关。在高温下，SQUID振荡恢复到常规行为，排除了不对称性。SQUID振荡的节点提升与低能量Andreev束缚态表现出非正弦电流相位关系是一致的，与具有常规正弦电流相位关系的状态共存。然而，在单结衍射图案中的有限节点电流表明可能由马约拉纳束缚态携带的超电流的异常贡献，虽然我们也考虑了不均匀性的可能性。
2015-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Very large thermal rectification in ferromagnetic insulator-based superconducting tunnel junctions
我们研究了铁磁绝缘体超导隧道结中的电子热整流。已知耦合到超导体的铁磁绝缘体在超导态密度中引起相当大的自旋分裂，并且如果作为隧道势垒操作，则还导致有效的自旋过滤。自旋分裂和自旋过滤的组合示出产生大量的自放大的电子热二极管效应，由于在系统中的电子-空穴对称性的破坏，这是添加到结的热不对称性。大的自旋分裂和大的自旋极化可以潜在地导致在合适的温度范围内的实际参数下超过5.10^4的热整流效率，从而超过常规超导隧道结可实现的热二极管效应的250倍。这些结果可能是相关的改进掌握创新的相位相干的热电子纳米器件的热流，并在纳米尺度上的量子线路的增强热管理。
2020-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
"Superconductor-Insulator transition" in a single Josephson junction
具有不同电容和隧穿电阻的并联单约瑟夫森结的VI曲线在零偏置下显示出两种类型的VI曲线之间的交叉：一种没有电阻凸点，另一种具有电阻凸点（负二阶导数）。交叉对应于耗散相变（超导体-绝缘体转变），在该相变处宏观量子隧穿使约瑟夫森相离域并破坏超导电性。我们测得的相图与原始理论预测的相图不一致，但与考虑了电压测量和热波动精度的理论一致。
1998-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson junction on one edge of a two dimensional topological insulator affected by magnetic impurity
本文研究了在二维拓扑绝缘体的同边上放置两个s波超导体形成的约瑟夫森结中的电流-相位关系。我们考虑的情况下，结的长度是有限的和磁性杂质存在。讨论了它与传统的约瑟夫森结的异同。在半导体图中计算电流。研究了$2π$ -和$4π$ -周期电流-相位关系（$I_{2π}(ϕ), I_{4π}(ϕ)$）。在干净结中，分别对于$I_{2π}$和$I_{4π}$，在$ϕ=π$和$ϕ=2π$处存在急剧跳变。对于$I_{2π}$，急剧跳跃对于杂质强度和分布具有稳健性。然而，对于$I_{4π}$，杂质使$ϕ=2π$处的跳跃平滑。给出了$I_{2π}$的临界（最大）电流，发现杂质的不对称分布会使其增大。
2013-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Crossed Andreev reflection in topological insulator nanowire T-junctions
数值研究了超导体与拓扑绝缘体纳米线T结中的交叉Andreev反射。我们进行逼真的模拟的基础上的3D BHZ模型和比较的结果与有效的2D表面模型，其计算成本要低得多。这两种方法都表明，CAR应该在很宽的参数范围内清楚地观察到，包括在更有限的范围内的完美CAR。此外，它可以由磁场控制，并且对无序具有鲁棒性。我们有效的2D实现允许对微米尺寸的系统建模，这是典型的实验设置，但对于3D模型来说计算量太大。
2020-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quasiparticle cooling using a Topological insulator-Superconductor hybrid junction
在这项工作中，我们调查的混合结实现耦合的三维拓扑绝缘体与传统的$s$波超导体的表面态的热电性能。我们专注于弹道装置和研究准粒子流，携带电流和热流，采用散射矩阵的方法，基于传统的Blonder-Tinkham-Klapwijk形式主义。我们计算结的冷却效率作为正常区域的微观参数（即化学势等）的函数。当从Andreev镜面反射的状态移动到Andreev逆反射占主导地位的状态时，冷却功率增加。与传统的N/S界面的情况不同，我们可以实现正常区域的有效冷却，而不包括界面处的任何显式杂质散射，以增加正常反射。
2018-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electrical control of magnetization in S/F/S junctions on a 3D topological insulator
具有铁磁夹层和自旋轨道耦合的约瑟夫森结中约瑟夫森能量对磁化方向的强烈依赖性为通过约瑟夫森电流或约瑟夫森相位控制磁化提供了一种途径。本文研究了三维拓扑绝缘体表面的超导体/铁磁体/超导体（S/F/S）约瑟夫森结的磁化控制问题。由于这些狄拉克准粒子的自旋-动量锁定，实现了约瑟夫森电流-相位关系对磁化方向的强烈依赖。它表明，这可能会导致分裂的铁磁体的易轴在电压驱动制度。我们表明，这种分裂可以导致非常规的四重简并铁磁态的稳定。
2019-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Atomic scale 0-pi transition in a high-Tc superconductor/ferromagnetic-insulator/high-T superconductor Josephson junction
本文用数值方法研究了高温超导体/铁磁绝缘体（FI）/高温超导体中的Josephson输运。我们发现在这样的系统中形成π结。更值得注意的是，当FI的厚度增加单个原子层时，这种结的基态在0-和π-态之间交替。我们提出了一个观察原子尺度0-π跃迁的实验装置。这种基于FI的π结可以用于实现高度相干的量子比特。
2011-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Detecting Perfect Transmission in Josephson Junctions on the Surface of Three Dimensional Topological Insulators
我们考虑三维拓扑绝缘体纳米线表面的约瑟夫森结。我们发现，在平行磁场的存在下，纳米线上的短结显示出能够支持马约拉纳费米子的完美传输模式的签名。在费米子宇称反常存在或不存在的情况下，这种特征都出现在电流-相位关系中，当考虑临界电流作为通量Φ的函数时，这种特征最为显著，在Φ=h/2 e处表现出峰值。在低但有限的化学势的无序存在下，峰尖锐，可以很容易地从弱反定域效应中解脱出来。峰值也在小但有限的温度下存活，并且代表了完美传输的现实和强大的标志，以及电线内部马约拉纳物理学的出现。
2013-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Sub-micron normal-metal/insulator/superconductor tunnel junction thermometer and cooler using Nb
我们利用电子束光刻和角度蒸发技术在亚微米尺度上成功地制备了Cu/AlOx-Al/Nb正常金属/绝缘体/超导体隧道结器件，其超导能隙高达$\sim 1$ mV。这些结的亚能隙电导显示出预期的强温度依赖性，使它们适合从100 mK到6 K的温度测量。此外，在间隙边缘附近的偏置值处，也可以看到正常金属的一些直接电子冷却。的Al层的几何形状的细节，与横向溢出的铝产生强大的额外的subgap功能的设备性能的强烈影响，和Al层的厚度影响的超导Al/Nb双层的接近的超导能隙值。
2012-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Artificial topological insulator realized in a two-terminal Josephson junction with Rashba spin-orbit interaction
提出在含 Rashba 自旋轨道耦合的两端 Josephson 结中利用 AC 磁通和超导相位构造人工一维手性拓扑绝缘体及 Chern 绝缘体。
2024-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spectrum of Andreev bound states in Josepshon junctions with a ferromagnetic insulator
基于铁磁绝缘体（FI）的约瑟夫森结是一种很有希望的超导量子比特和经典超导逻辑电路。最近，理论上预言了一个有趣的原子尺度0-π跃迁的出现。为了揭示这一现象的机制，我们通过对角化Bogoliubov-de Gennes方程数值计算了FI势垒中Andreev束缚态的光谱。我们证明了Andreev谱与FI层数L的奇偶性有很大的关系，因此当L为奇（偶）时，π（0）态总是比0（π）态更稳定.
2011-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Current Flow in Topological Insulator Josephson Junctions due to Imperfections
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Cornell University（康奈尔大学）；Max Planck Institute for Solid State Research（马克斯·普朗克固体研究所）；Ben-Gurion University of the Negev（内盖夫本-古里安大学）；HSE University（高等经济大学）；Landau Institute for Theoretical Physics（朗道理论物理研究所）
研究揭示了拓扑绝缘体约瑟夫森结中因缺陷导致的非零约瑟夫森电流现象，并提出了通过微波光谱学验证的实验方法。
2026-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin diffusion and magnetoresistance in ferromagnet/topological-insulator junctions
研究了金属-铁磁体/拓扑绝缘体结中的自旋和电荷扩散。耦合扩散方程推导微扰相对于层间隧道的强度。我们计算自旋积累的铁磁体和结磁阻与沿界面的电流偏置。
2013-12-14 cond-mat.mes-hall
Signatures of Majorana Fermions in Topological Insulator Josephson Junction Devices
本文从理论上研究了拓扑绝缘体上的线性约瑟夫森结结构的电流和低频噪声，其中超导体形成一个闭合环，电流从环内外的正常区注入。我们发现，这种几何形状提供了一个签名的存在下的无间隙的1D马约拉纳费米子模式，预测在通道中的相位差π时，通过环的磁通量控制，是π。我们表明，对于低温，当通过π时，线性电导发生跳跃，并伴有环内外电流之间的非局部相关性。我们计算这些功能对温度，电压和线性尺寸的依赖关系，并讨论了实验的影响。
2014-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting Diode Effect in Two-dimensional Topological Insulator Edges and Josephson Junctions
本文研究二维拓扑绝缘体及其约瑟夫森结中的超导二极管效应，发现塞曼场下循环边缘电流导致临界电流非互易，均匀结构效率达1，长结效率约0.17。
2024-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum Transport Properties of an Exciton Insulator/Superconductor Hybrid Junction
我们提出了一个混合结的电子输运的理论研究，包括一个激子绝缘体夹在正常和超导电极。正常区被描述为双带半金属和超导铅作为双带超导体。在激子绝缘体区域，两个能带中的载流子之间的耦合导致准粒子谱中的激子凝聚和能隙$Γ$。我们确定了四个不同的散射过程在两个接口。两种类型的正常反射，带内和带间;以及两种不同的Andreev反射，一种在同一频带内的回射，一种在两个频带之间的镜面反射。我们计算的微分电导的结构，并显示存在一个最小的激子间隙的顺序的电压。我们的研究结果是有用的激子凝聚体的检测，并提供了一个合理的解释最近的传输实验的碲化汞量子阱和InAs/GaSb双层系统。
2018-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
The Fractional Quantum Hall Effect of Tachyons in a Topological Insulator Junction
本文研究了两个拓扑绝缘体结在外磁场作用下的超快电子激发。从快子的有效二维模型和两个拓扑绝缘体的结态评估的朗道能级显示出一些在传统电子系统或石墨烯中看不到的独特性质。$ν=1/3$分数量子霍尔效应在快子系统中也有很强的存在。
2012-04-04 cond-mat.mes-hall
Suppression of Conductance in a Topological Insulator Nanostep Junction
我们研究了三维拓扑绝缘体表面纳米台阶结中的量子输运。我们计算的散射矩阵形式主义内的整个结的电导，并发现，作为偏置电压的增加，纳米台阶结的电导被抑制了1/3的通用因子相比，一个类似的平面结的电导基于一个单一的表面的拓扑绝缘体。我们还计算和分析了纳米台阶结的Fano因子，并预测Fano因子在1/5处饱和，比泊松过程小五倍。
2012-04-16 cond-mat.mes-hall
Anomalous Energy Transport across Topological Insulator Superconductor Junctions
本文用散射波方法导出了拓扑绝缘体/超导体结界面热流公式，研究了结中的非平衡能量输运。发现了一些反常的热性质，如热能的克莱因隧穿、非对称Kapitza电阻和负微分热阻。我们期望这些发现可以在各种杂化介观系统的能量控制中有潜在的应用。
2013-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Superluminal Tachyonlike Excitations of Dirac Fermions in a Topological Insulator Junction
我们考虑了两个拓扑绝缘体的系统，并确定了结处表面态的性质。在这里，我们报告说，这些国家，在一定条件下表现出超光（快子）的狄拉克费米子色散。虽然超光速激发已知存在于光学系统中，但这是第一次在纯电子系统中展示可能的快子激发。因此，快子的第一个特征可以在拓扑绝缘体结中通过实验发现。
2012-03-26 cond-mat.mes-hall
Quantum interference in topological insulator Josephson junctions
利用非平衡格林函数，数值研究了约瑟夫森结-超导体-拓扑绝缘体-超导体混合系统的输运性质。我们的数值计算表明，第一，邻近诱导超导性确实是观察到的边缘状态的拓扑绝缘体相邻的两个超导引线和第二，拓扑绝缘体的特殊特性赋予边缘状态与超导体增强邻近效应，但并不禁止体态做同样的。在局部电流的尺寸依赖性分析中，发现一些残留的体状态可以导致可测量的电阻，而由于这些体状态遍布整个样品，当样品尺寸在微米范围内时，它们对干涉图案的贡献是微不足道的。基于这些数值结果，我们得出结论：在文献[ \onlinecite{HartNautrePhys2014f} ]中描述的超导干涉过程中，剩余体态的明显消失是由于尺寸效应：拓扑边缘态的贡献大于剩余体态的贡献.
2016-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconductor-insulator quantum phase transition in a single Josephson junction
本文用路径积分蒙特卡罗模拟方法研究了超导体-绝缘体间的量子相变。这种数值技术使我们能够直接访问（以前未探索的）制度的约瑟夫森充电能量比E_J/E_C的一阶。我们的结果明确地支持了早先基于重整化群计算的理论猜想，即在T -> 0时，耗散相变发生在分流电阻R_S = h/4 e ^2的普适值处，对于所有的值E_J/E_C。另一方面，有限温度效应表明，把这个相变到一个交叉，其位置显着依赖于E_J/E_C，以及对耗散强度和温度。为了使早期的理论预测与最近的实验结果相一致，需要考虑后一种效应。
2001-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gate Tunable Supercurrent in Josephson Junctions Based on Bi2Te3 Topological Insulator Thin Films
本文报道了超导Nb电极接触的Bi_2Te_3拓扑绝缘体（TI）薄膜组成的约瑟夫森结的输运测量结果。对于结长L = 134 nm的器件，临界超电流Ic可以通过调整TI膜的载流子类型和密度的电栅极来调制。当TI接近电荷中性区，费米能接近表面态的狄拉克点时，IC可以达到最小值。在p型区，约瑟夫森电流可以很好地描述由短弹道结模型。在n型区域中，在0.7 K < T < 3.8 K时结是弹道的，而对于T < 0.7 K，扩散体模出现并贡献比弹道模型更大的Ic。我们将p型区中扩散体模的缺乏归因于pn结的形成。我们的工作为寻找TI基超导器件中的Majorana零模提供了新的线索。
2021-03-09 cond-mat.mes-hall 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
Josephson effect in normal and ferromagnetic topological insulator planar, step and edge junctions
我们研究了平面、台阶和边缘几何形状的三维拓扑绝缘体表面上的约瑟夫森结。表示拓扑绝缘体的侧表面状态的狄拉克锥的椭圆性质导致与平面结相比，阶跃结中的约瑟夫森电流的比例因子。在边缘结中，由于表面态的自旋动量锁定，Andreev束缚态对约瑟夫森电流的贡献消失。此外，我们考虑一个结与铁磁绝缘体之间的超导区域。在这些铁磁结，我们发现一个反常的有限约瑟夫森电流在零相位差，如果磁化指向沿结（和垂直于约瑟夫森电流）。相对于结的中心区域的面外磁化打开了交换间隙，并导致当化学势增加时对于足够大的磁化的临界约瑟夫森电流的非单调行为。
2014-05-19 cond-mat.mes-hall
Macroscopic quantum dynamics of pi-junctions with ferromagnetic insulators
本文从理论上研究了超导体（S）与多铁性材料或铁磁绝缘体（FI）π结的宏观量子动力学。通过从微观哈密顿量导出有效作用量，提出了一种π结量子比特（S-FI-S超导量子干涉器件环）。在这个量子比特中，一个量子二能级系统是自发产生的，准粒子耗散的影响被发现是非常微弱的。这些特征使得实现具有高相干性的安静量子位成为可能。我们还研究了电流偏置的S-FI-S π结中的宏观量子隧穿（MQT），表明准粒子耗散对MQT的影响很小。
2006-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Tunneling Hamiltonian description of the atomic-scale 0-pi transition in superconductor/ferromagnetic-insulator junctions
我们展示了约瑟夫森输运通过铁磁绝缘体（FIs）的微扰理论。最近我们通过数值计算发现在这种结中出现了原子尺度的0-π跃迁。为了探讨这种反常跃迁的机制，我们用隧道哈密顿理论对约瑟夫森电流进行了解析计算，发现FI势垒中自旋相关的π相移给出了原子尺度的0-π跃迁。
2011-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Disordered Quantum Transport in Quantum Anomalous Hall Insulator-Superconductor Junctions
本文基于有效边模型方法，数值研究了量子反常霍尔绝缘体-超导体结中的无序量子输运。特别是，我们专注于与自由平均路径的参数制度，由于弹性散射远小于样品尺寸，并讨论了无序的输运行为中存在的不同数量的手性边缘模式，以及非手性金属模式。我们的数值计算结果表明，多个手征边缘模或非手征金属模的存在将导致强烈的Andreev转换，引起半电子半空穴传输通过结结构，与单手征边缘模情况下Andreev转换的抑制形成鲜明对比.我们的研究结果表明，在量子反常霍尔绝缘体-超导体结的额外的输运模式的重要性，并将指导未来的运输测量。
2019-08-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Giant anisotropic magnetoresistance in Ising superconductor-magnetic insulator tunnel junctions
超导性和磁性通常是不相容的，因为对电子自旋取向的要求相反。当它们结合在一起时，会产生许多迷人的现象，包括非常规超导和拓扑超导。二维（2D）层状超导和磁性材料的出现，可以形成具有原子级尖锐界面的纳米级结，为探索共存超导性和磁有序的新现象提供了理想的实验室。本文报道了二维伊辛超导体NbSe 2和铁磁绝缘体CrBr 3构成的超导体-铁磁体-超导体（S/F/S）隧道结在面内磁场作用下的隧道谱。我们观察到近100%的隧道各向异性磁电阻（AMR），即隧道电阻的差异时，改变磁化方向从面外到面内。巨隧穿AMR是由超导电性引起的，特别是界面磁交换耦合和自旋相关的准粒子散射的结果。我们还观察到一个有趣的磁滞效应的超导能隙和准粒子散射率的临界温度是2 K以下的超导转变温度。我们的研究为探索范德华异质结构中的超导自旋电子和非常规超导铺平了道路。
2021-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Induced superconductivity in the two-dimensional topological insulator phase of cadmium arsenide
传统的s波超导体和二维拓扑绝缘体（2D TI）之间的混合结构是实现拓扑超导性的一条很有前途的途径。在这里，我们研究平面约瑟夫森结的混合结构，使用薄膜砷化镉（Cd 3As 2）作为二维TI材料。在垂直磁场中超导干涉图样的测量被用来提取关于超电流的空间分布的信息。我们发现，干扰模式是明显不同的结与台面隔离，分别。在台面定义的结中，2D TI的大部分似乎几乎完全被沿边缘流动的超电流分流，而当Cd3As2膜延伸超出器件时，超电流在整个结中更加均匀。我们讨论了所观察到的行为的可能起源。
2023-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Study on Green's function on TI surface
在超导结理论中，格林函数对于系统地获得Andreev束缚态、局域态密度和约瑟夫森电流具有重要作用。在这篇文章中，我们展示了如何构造格林函数的拓扑绝缘体表面上的电子的能量谱服从线性色散的McMillan的形式化。对于超导体（S）/铁磁体（F）/正常金属（N）结模型，我们证明了Majorana费米子的产生引起了局域态密度和奇频对振幅的增强。本文还导出了S/F/S结直流约瑟夫森电流的Furusaki-Tsukada公式的推广。获得的约瑟夫森电流取决于磁化的方向和大小。
2016-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Green's Function Methods for Computing Supercurrents in Josephson Junctions
College of Optics and Photonics, University of Central Florida（中佛罗里达大学光学与光子学院）
本文综述了基于格林函数的方法用于计算约瑟夫森结中的超电流，讨论了该方法在大尺度原子模拟中的应用，涵盖直流和交流超电流。
2026-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Conductance asymmetry in proximitized magnetic topological insulator junctions with Majorana modes
本文研究了磁性拓扑绝缘体-超导体NSN结中通过Majorana态的电子输运，发现拓扑保护的Majorana模式要求接地电导相对于偏压等分点呈现反对称性。
2023-08-01 cond-mat.mes-hall
Josephson Junction through a Disordered Topological Insulator with Helical Magnetization
本文研究了由三维拓扑绝缘体无序表面态构成的约瑟夫森结中的超导和邻近涡旋。在一个政权的螺旋磁化的旋转周期大于结的宽度，我们发现超导0-π交叉作为结的厚度，磁化强度和固有的螺旋调制和表面状态的参数的函数。超导电流反转与邻近诱导的涡旋相关联，沿着结宽度成核，其中涡旋的数量和它们的位置可以通过超导相位差和上述参数来操纵。
2018-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Manipulation of Majorana fermion, Andreev reflection and Josephson current on topological insulators
本文从理论上研究了三维拓扑绝缘体（TI）表面形成的正常金属（N）/铁磁绝缘体（FI）/超导体（S）结和S/FI/S结的电荷输运性质，其中FI/S界面存在手征Majorana模（CMM）。我们发现N/FI/S和S/FI/S结中产生的CMM对FI区的磁化方向${\bm m}$有非常敏感的控制作用。特别地，S/FI/S结中约瑟夫森电流的电流-相位关系具有既不为0也不为$π$的相移，它可以通过垂直于界面的${\bm m}$分量连续调谐。
2009-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Weak-link Josephson Junctions Made from Topological Crystalline Insulators
本文报道了用拓扑晶体绝缘体Pb $_{0.5}$ Sn $_{0.5}$ Te作为弱连接制备约瑟夫森结的实验结果。这些结的特性的特征在于，并与PbTe，一种类似的材料，但拓扑平凡的弱链接制造的那些相比。最引人注目的是交流约瑟夫森效应的差异：由Pb $_{0.5}$ Sn $_{0.5}$ Te制成的结表现出丰富的次谐波结构，与偏斜的电流-相位关系一致。这种结构在由PbTe制造的结中不存在。讨论了这种效应的起源作为一个新的行为所产生的拓扑非平凡的表面状态的指示。
2018-08-30 cond-mat.mes-hall
Giant magnetoresistance in the junction of two ferromagnets on the surface of diffusive topological insulators
研究了铁磁体（F_1）/拓扑绝缘体（TI）/铁磁体（F_2）结中自旋极化电流引起的巨磁电阻效应。我们可以通过调节自旋极化电流来增加或减小巨磁电阻的值，而自旋极化电流是由磁化组态控制的。通过非平衡自旋极化电流直观地理解该性质，该非平衡自旋极化电流在TI表面上起着有效电化学势的作用。
2013-09-17 cond-mat.mes-hall
Superconductor-insulator transition in Josephson junction chains by quantum Monte-Carlo
研究了无耗散无无序约瑟夫森结链的零温相图。也就是说，我们确定的临界约瑟夫森能量低于该链成为绝缘，作为两个电容的比例的函数：每个约瑟夫森结的电容和每个超导岛和地面之间的电容。我们开发了一个在电荷表象下的时间路径积分量子Monte-Carlo算法，它使我们能够有效地处理链哈密顿量的静电部分。我们发现，很大一部分的相图是由非谐修正，这是没有捕获的标准Kosterlitz-无重整化群描述的过渡。
2019-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Probing the minigap in topological insulator-based Josephson junctions under radio frequency irradiation
近年来，人们发展了一种接触电阻测量方法来检测三维拓扑绝缘体表面约瑟夫森结中的小间隙，从而检测Andreev束缚态。在这项工作中，我们进一步推广该方法的情况下，与射频（rf）照射。我们发现，随着射频功率的增加，测得的minigap变宽，并延伸到更高的能量，在某种程度上类似于射频功率的Shapiro台阶区域的外边界的依赖性。我们发现，用反向分流约瑟夫森结模型（RSJ模型）和Blonder-Tinkham-Klapwijk（BTK）理论可以很好地解释射频辐照下的接触电阻数据。我们的研究结果可能是有用的，当使用的接触电阻测量方法来研究的马约拉纳相关的物理在拓扑绝缘体为基础的约瑟夫森结在射频辐照下。
2019-08-14 cond-mat.mes-hall
Non-sinusoidal current-phase relationship in Josephson junctions from the 3D topological insulator HgTe
利用超导量子干涉仪（SQUID）显微镜研究了三维拓扑绝缘体碲化汞（3D-HgTe）约瑟夫森结的电流-相位关系。我们发现明显的偏态的碲化汞结的CPRs的长度范围从200 nm到600 nm。偏度表明约瑟夫森电流主要由具有高透射率的Andreev束缚态携带，并且偏度在长于平均自由程的结中持续存在的事实表明，该效应可能与HgTe表面中Andreev束缚态的螺旋性质有关。
2014-10-13 cond-mat.mes-hall
Gapless interface states at the junction between two topological insulators
考虑两个拓扑绝缘体之间的结，采用有效低能哈密顿量计算了表面为单锥的拓扑绝缘体的界面态性质.该系统与双层石墨烯非常相似，因为两者都是狄拉克锥杂交的结果。我们发现，无隙界面态不仅存在于螺旋度方向相反的拓扑表面态中，而且存在于螺旋度方向相同的拓扑表面态中。此外，我们发现，界面态的存在，可以理解从关闭的体间隙时，螺旋度改变方向。最近，超光速快子激发也声称存在于拓扑绝缘体之间的界面。然而，在这里，我们表明，这些界面状态不存在。
2013-02-14 cond-mat.mes-hall
Theory of quantum transport in Josephson junctions with a ferromagnetic insulator
通过考虑铁磁绝缘体的能带结构，研究了铁磁绝缘体中的约瑟夫森输运。使用递归格林函数方法，我们发现在这样的系统中的π结的形成。此外，随着FI厚度的增加，原子尺度的0-π振荡也随之产生，其振荡周期是普适的，即，只有一个原子层在此基础上，我们证明了在以La $_2$ BaCuO $_5$为势垒的高温超导体的结中可以实现稳定的π态.这种基于FI的约瑟夫森结可能成为未来量子计算机架构中的一个元素。
2010-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Junction between surfaces of two topological insulators
研究了将两个三维拓扑绝缘体表面分开的线结的性质。狄拉克电子在两个表面上的速度可能不相等，甚至符号相反。对于时反不变系统，我们证明了线结可以用任意参数α来表征，该参数决定了线结的散射。如果表面速度具有相同的符号，我们表明可能存在沿着线结传播的边缘态，其自旋的速度和方向取决于α和速度之比。接下来，我们研究如果两个表面彼此成角度θ，会发生什么。我们研究了通过线结的散射和微分电导随λ和α的变化。我们还发现，存在沿线结传播的边缘态，其传播速度和自旋取向依赖于线结。最后，如果表面速度符号相反，我们发现电子必须进入分隔两个拓扑绝缘体的二维界面。
2012-06-26 cond-mat.mes-hall
Conductance oscillations and zero-bias anomaly in a single superconducting junction to a three-dimensional $Bi_2Te_3$ topological insulator
我们实验研究了Andreev输运通过s波铟超导体和三维$Bi_2Te_3$拓扑绝缘体厚膜之间的单个结。我们研究$Bi_2Te_3$样品具有不同的体积和表面特性，其中的拓扑表面状态的存在下证实了直接ARPES测量。所有的结都证明了超导能隙内的Andreev输运。对于具有透明$In-Bi_2Te_3$界面的结，我们发现了一些近周期的电导振荡，这是伴随着零偏压电导异常。这两种效应在超导转变或电阻结以上消失。我们提出了一个一致的解释，这两种效应起源于邻近诱导的超导关联内的$Bi_2Te_3$拓扑表面状态。
2017-10-27 cond-mat.mes-hall
Anomalous Fraunhofer patterns in gated Josephson junctions based on the bulk-insulating topological insulator BiSbTeSe2
基于三维拓扑绝缘体（TI）的约瑟夫森结中，可以形成一维Majorana模。虽然最近报道了在体绝缘TI样品上制作的约瑟夫森结中观察到的超导电流，但在这种基于TI的约瑟夫森结中观察到的夫琅和费图案（有时会出现异常特征）仍然没有得到很好的理解。在这里，我们报告了我们的研究，高度栅极可调TI基约瑟夫森结制成的最大的体绝缘TI材料之一，BiSbTeSe 2，和Al。费米能级可以通过跨狄拉克点的门控调谐，和高的透明性的Al/BiSbTeSe 2接口是由一个高的特征电压和多个Andreev反射与峰值指数达到12。在整个栅极电压范围内观察到具有缺失波瓣的异常夫琅和费图案。我们发现，通过采用先进的拟合过程中使用的最大熵方法在Monte Carlo算法，反常的夫琅和费图案被解释为在TI表面上的结中的超电流分布的不均匀的结果。除了建立一个非常有前途的制造技术，这项工作澄清了一个重要的开放问题，关于TI为基础的约瑟夫森结。
2018-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Proximity-induced Josephson $π$-Junctions in Topological Insulators
我们研究了拓扑绝缘体与$s$波超导体接触的两个微观模型。在第一个模型中，超导体和拓扑绝缘体通过一层标量和随机取向的自旋杂质隧道耦合。在这里，我们要求自旋翻转隧穿优于自旋守恒隧穿。在第二个模型中，隧道耦合是由自旋随机取向的单能级量子点阵列实现的。结果表明，隧道区形成一个$π$结的有效序参量改变的符号。有趣的是，由于随机自旋取向，两个模型的有效描述都表现出时间反演对称性。然后，我们讨论了如何建议$π$ -结支持拓扑超导性没有磁场，并可用于产生和操纵Kramers对马约拉纳费米子的门。
2015-06-30 cond-mat.mes-hall
Tunneling magnetoresistance devices based on topological insulators: Ferromagnet/insulator/topological-insulator junctions employing Bi$_{2}$Se$_{3}$
本文从理论上研究了三维拓扑绝缘体Bi $_{2}$ Se $_{3}$的隧穿磁电阻（TMR）器件。基于Bi $_{2}$ Se $_{3}$的现实紧束缚模型进行理论计算。我们研究了利用Bi $_{2}$ Se $_{3}$的表面态的三维器件，以及利用薄Bi $_{2}$ Se $_{3}$条的边缘态的二维器件。我们证明了Bi $_{2}$ Se $_{3}$的材料性质允许在室温下的TMR比为1000%的量级。分析公式推导出，允许在这些设备中实现的TMR比的快速估计。该装置可用于测量自旋极化的拓扑表面状态作为替代自旋ARPES。与基于磁性隧道结的TMR器件不同，本器件避免使用其磁化需要被钉扎的第二铁磁电极。
2014-09-24 cond-mat.mes-hall
Green's functions of quasi-one-dimensional layered systems and their application to Josephson junctions
本文发展了格林函数形式体系，用于描述连续多层准一维装置，通过组分的体格林函数给出单粒子格林函数、全局态密度和束缚态方程，并应用于研究普通和拓扑约瑟夫森结的能谱、电流-相位关系及无序与库仑相互作用影响。
2023-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Josephson junction of finite-size superconductors on a topological insulator under a magnetic field
理论研究了在磁场作用下，两个有限尺寸$s$波SC在拓扑绝缘体上形成的约瑟夫森结。在某些条件下，结主机的手征马约拉纳模式包围两个有限大小的SC。扩展的手征Majorana模与结内态的相互作用可以导致非平凡的拓扑效应，如文献[1]中预测的$2n π$分数AC约瑟夫森效应。\cite{ChoiSim}我们表明，$2n π$分数交流约瑟夫森效应可以发生在一个现实的情况下，如存在的midgap状态，而不需要微调的结的参数。我们还发现，在很宽的交流偏压范围内，Shapiro尖峰结都呈现出丰富的结构，这有利于$2n π$分数交流约瑟夫森效应的实验验证.此外，我们还讨论了如何通过测量约瑟夫森电流来观察编织结的马约拉纳费米子的操作的非对易性。最后，我们研究了结的状态演变时，结主机从$2n π$分数AC约瑟夫森效应的情况下，不同数量的马约拉纳零模。
2019-08-29 cond-mat.mes-hall
