Visualizing landscapes of the superconducting gap in heterogeneous superconductor thin films: geometric influences on proximity effects
邻近效应是超导结的核心特征,因为它是器件中许多重要应用的基础,并且可以用于设计具有新颖量子功能的新系统。最近,奇异邻近效应已经在各种系统中被观察到,例如超导体-金属纳米线和石墨烯-超导体结构。然而,超导序如何在异质超导体系统中空间传播仍然不清楚。在这里,我们报告有趣的影响结的几何形状上的邻近效应的2D异质超导体系统的表面金属上的2D超导岛组成。根据局部几何形状,在表面金属区域中诱导的超导能隙可以被限制在超导体的边界,其中能隙在短距离(~ 15 nm)内衰减,或者由于非局部邻近效应可以在许多相干长度的距离上几乎均匀地观察到。
2012-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Mesoscopic Ferromagnet/Superconductor Junctions and the Proximity Effect
我们测量了亚微米铁磁体(Ni)与介观超导体(Al)接触时的电输运。在测量的几何形状中,界面和铁磁体是分开测量的。铁磁体本身没有表现出明显的超导邻近效应,但铁磁体/超导体界面表现出很强的温度,场和电流偏置依赖性。这些效应取决于铁磁体在界面附近产生的局部磁场分布。我们发现,温度依赖性可能适合于一个修改后的版本的Blonder-Tinkham-Klapwijk理论的正常超导体输运。
2000-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous proximity effect in an inhomogeneous disordered superconductor
结合超低温扫描隧道显微镜和光谱学,我们观察到TiN薄膜的非均匀状态,包括超导区(S)和正常区(N)。局域态密度在S和N之间表现出不同于通常邻近效应的空间依赖性。我们的结论是,介观涨落可能发挥了重要作用,根据最近的理论超导正常金属量子跃迁。
2004-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proximity effect and Majorana bound states in clean semiconductor nanowires coupled to disordered superconductors
我们研究了具有强自旋轨道耦合的半导体线,它与具有化学势无序的超导体邻近耦合。当半导体-超导体界面处的隧穿非常弱时,已知超导体中的无序不影响感生超导性,因此也不影响在临界磁场之上出现的有效拓扑超导性。我们非微扰地证明了这个结果是如何通过获得低能量(即,subgap)激发光谱通过直接数值对角化适当的BdG哈密顿量。在强邻近耦合的情况下,我们发现母超导体中的无序通过使感生对势无序来抑制零磁场下的(非拓扑)感生能隙。在大磁场下的拓扑超导相,强邻近耦合减小了Majorana束缚态的局域长度,使得诱导的无序消除了拓扑能隙,同时出现了体Majorana零模,即使对于短线也是如此。
2016-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonequilibrium Transport in Superconductor/Ferromagnet/Superconductor Diffusive Junctions: Interplay between Proximity Effect and Ferromagnetism
发展了扩散超导体/弱铁磁体/超导体(SFS)结的I-V特性理论。我们表明,交换场$h$的铁磁体表现为一个额外的电导峰在$eV \sim Δ+h$在相位相干制度,当无扰能量的超导序参量的顺序。过剩电流表现出对交换场的非单调依赖性和非平凡的温度行为,这强烈地受到交换场的温度依赖性的影响。
2006-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proximity effect-assisted absorption of spin currents in superconductors
从理论上研究了铁磁接触动力学向超导体注入纯自旋电流的问题。考虑到界面处的序参量的抑制(逆邻近效应)和自旋翻转散射的能量依赖性,我们确定了与温度相关的铁磁共振线宽展宽。我们的结果与最近的实验在铌|坡莫合金双层膜[C. Bell等人,arXiv:cond-mat/0702461]。
2007-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Strong anomalous proximity effect from spin-singlet superconductors
自旋三重态$p_x$波超导体与脏的正常金属之间的邻近效应导致了各种不寻常的电磁性质,反映了拓扑保护的零能准粒子与奇频库珀对之间的合作关系。然而,由于缺乏自旋三重态$p_x$波超导体的候选材料,观察这种效应一直很困难。在本文中,我们证明了异常邻近效应,这是本质上等效的自旋三重态$p_x$波超导体,可以发生在半导体/高$T_c$铜氧化物超导体混合装置中,其中两个潜在的共存:自旋单重态$d$波对势和自旋轨道耦合势维持持久的自旋螺旋状态。因此,我们提出了一个替代的和有前途的路线来观察异常邻近效应的拓扑保护准粒子和奇频库珀对的深刻性质。
2021-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Conversion of a conventional superconductor into a topological superconductor by topological proximity effect
实现马约拉纳费米子的拓扑超导体是凝聚态物理的核心挑战。一种方法是在异质结构中使用超导邻近效应(SPE),其中与超导体接触的拓扑绝缘体通过库珀对穿过界面而具有有效的p波配对。然而,这种方法在访问深埋在地表下的拓扑界面时遇到困难。在这里,我们提出了一种替代方法来实现拓扑超导性没有SPE。在TlBiSe_2衬底上生长的Pb(111)薄膜中,我们发现衬底TlBiSe_2的Dirac锥态迁移到Pb薄膜的上表面,并在Pb的超导转变温度以下获得一个能隙。这表明BCS超导体通过拓扑邻近效应转变为TSC。我们的发现开辟了一条操纵材料拓扑超导性质的途径。
2020-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proximity-driven source of highly spin-polarized ac current on the basis of superconductor/weak ferromagnet/superconductor voltage-biased Josephson junction
我们从理论上探讨了一个机会,实现高自旋极化交流电流源的基础上超导体/弱铁磁体/超导体(SFS)的电压偏置结的制度的基本邻近效应和计算电流流过探针电极隧道耦合到铁磁层间区域。结果表明,虽然直流电流分量的极化一般是小的情况下,弱交换场的铁磁体,有一个交流分量的电流系统。这种交流电流是高度自旋极化的,完全源于层间的非平衡邻近效应。电流的频率由施加到SFS结的电压控制。我们讨论了一种可能性,以获得一个源的相干交流电流与一定的相移之间的隧道耦合两个探针电极在不同位置的夹层区域。
2008-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous density of states in a metallic film in proximity with a superconductor
利用超低温(60 mK)扫描隧道显微镜(STM)研究了超导体-普通金属(Nb-Au)双层膜的局域电子态密度。在正常金属(Au)表面上测量的高分辨率隧穿谱显示出明显的邻近效应,其能隙的幅度比大块超导体(Nb)的能隙小。在此微能隙内,态密度不为零,并显示出明显的亚能隙特征。我们表明,实验光谱不能描述与完善的Usadel方程从准经典理论。
2003-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Bulk disorder in the superconductor affects proximity-induced topological superconductivity
我们研究了超导体中的普通无序对磁性吸附原子诱导的Shiba态和隧道耦合到大块超导体的纳米线中的邻近诱导超导性的影响。在自洽玻恩近似的形式主义,我们表明,与普遍的信念相反,邻近诱导的拓扑超导性可以受到不利影响的体超导无序,即使在没有任何障碍的纳米线(或超导体纳米线界面)时,邻近隧道耦合是强的。特别是,体无序可以有效地随机化的柴坝状态的能量。在一个接近的半导体纳米线的情况下,我们数值计算的依赖性的有效的障碍和配对间隙诱导线作为超导体-超导体隧道耦合的函数。我们发现,诱导的耦合无序的标度指数总是大于诱导的间隙,这意味着在弱耦合,邻近诱导的配对间隙占主导地位,而在强耦合,诱导的无序占主导地位。这些发现带来了提高质量的块状超导体本身的重要性(除了质量的纳米线和接口)在实验中寻找固态马约拉纳费米子在邻近耦合的混合结构,特别是,指出追求强耦合的半导体和超导体之间的目标朝着有一个大的邻近间隙的陷阱。特别是,我们的工作建立了强耦合混合系统中的大块超导体的Majorana研究必须在超净的限制,因为否则的散装无序可能会完全抑制所有诱导的拓扑超导效应。
2015-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Chirality-selective proximity effect between chiral $p$-wave superconductors and quantum Hall insulators
针对超导体与量子霍尔绝缘体异质结构的不相容问题,本研究揭示涡旋晶格对量子霍尔体态中超导邻近效应的关键作用,并发现手性p波超导体混合态与整数量子霍尔绝缘体异质结构中存在手性选择性邻近效应,手性一致时发生拓扑相变。
2025-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proximity-induced density-of-states oscillations in a superconductor/strong-ferromagnet system
我们测量了超导/铁磁(S/F)双层膜中隧穿态密度(DOS)随F层厚度的变化,其中F是强铁磁Ni。作为增加镍厚度的函数,我们检测到多个振荡的DOS在费米能量从微分电导测量。当Ni厚度从1 nm增加到5 nm时,与邻近效应相关的DOS中的特征从正常变为反转两次。
2011-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Local spectroscopy of a proximity superconductor at very low temperature
我们用超低温(60 mK)扫描隧道显微镜(STM)对正常金属-超导(N-S)结进行了局域光谱研究。局域态密度的空间依赖性在N-S界面附近进行了局部探测。我们观察到的光谱与一个充分发展的差距在一个薄的正常金属层覆盖的超导点的区域。在靠近S金属边缘处,出现了明显的赝能隙,这是长正常金属超导邻近效应的特征。实验结果进行了比较的准经典理论的预测。
2001-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetic field influence on the proximity effect in semiconductor - superconductor hybrid structures and their thermal conductance
我们证明了磁场可以通过超导体中的抗磁屏蔽电流来影响NS结中的邻近效应。使用弹道准一维(Q1 D)电子通道作为一个例子,我们表明,超电流流动移动的邻近诱导的minigap在Q1 D系统的激发谱从费米能级到更高的准粒子能量。Q1 D通道的热导率(由正常Q1 D弹道系统的热导率归一化)被预测为在对应于激发能量的温度下表现为非单调行为的光谱特征。
2004-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous features of the proximity effect in triplet superconductors
在准经典格林函数形式下研究了扩散正常金属/三重态超导体(DN/TS)结邻近效应的异常特征。与单线态超导结中的$f_{N}(ε)=f^{*}_{N}(-% ε)$相反,DN中的对振幅$f_{N}$作为能量$ε$的函数,满足反常关系$% f_{N}(ε)=-f^{*}_{N}(-ε)$。这种不寻常的$ε$依赖性导致了局部态密度中的零能量峰,并且是所施加的磁场异常穿透到DN中的来源。我们的结果与Sr $_{2}$ RuO $_{4}$有关,它被认为具有$p_{x}+ip_{y}$波对称性。
2005-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dissipative Floquet Majorana modes in proximity-induced topological superconductors
我们研究了一个现实的Floquet拓扑超导体,一个周期性驱动的纳米线接近平衡的s波超导体。由于超导邻近效应引起的能量和密度波动,Floquet Majorana线变得耗散。结果表明,在这个耗散系统中,Floquet能带结构仍然保持不变。特别是,我们发现,Floquet马约拉纳零和π模式不能再简单地描述Floquet拓扑带理论。我们还提出了一个有效的模型来简化这些Floquet Majoranas的寿命的计算,并发现寿命可以工程的外部驱动场。
2021-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fulde-Ferrell States in Inverse Proximity Coupled Magnetically-Doped Topological Heterostructures
本文研究了磁掺杂拓扑绝缘体(TI)与薄膜BCS超导体邻近耦合的超导特性。利用平均场论,我们证明了在常规超导体中,由于存在逆邻近效应(IPE),可以诱导出Fulde-Ferrell(FF)对。当TI对超导体的IPE足够大,使得超导体的正常带具有邻近诱导的自旋轨道耦合和磁化时,就会发生这种情况。我们发现,不同的配对的能量依赖于TI和BCS超导体之间的耦合强度和超导膜的厚度。随着超导膜厚度的增加,我们发现了从FF对到BCS对的交叉。这是由于超导带的数量增加,有利于BCS配对,意味着FF相只能在薄膜极限下观察到。此外,我们还提出了运输实验,显示不同的签名FF阶段。
2017-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconductor-proximity effect in hybrid structures: Fractality versus Chaos
利用分形谱研究了超导体对正常系统的邻近效应。我们发现,有没有间隙的激发谱,即使在正常系统的基本经典动力学是混沌的情况下。得到了混杂结构最小激励本征值$E_g$分布的解析表达式,在小尺度下,它以${\cal P}(E_g)\sim E_g ^{-D_0}$的形式代数衰减,其中$D_0$是正常系统谱的分形维数。我们的理论预测验证了各种模型的数值计算。
2004-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proximity effect and its enhancement by ferromagnetism in high-temperature superconductor-ferromagnet structures
本文考虑由$d-$波层超导体和具有畴壁的扩散铁磁体组成的双层结构。假设超导体中的$c-$轴和铁磁体中的DW轴垂直于界面。我们证明,在这样的异质结的非均匀交换场增强邻近效应。结果表明,在没有交换场的情况下,$d-$波凝聚体在正常金属中的平均自由程$l$上衰减,而超导性沿DW穿透铁磁体的距离要大得多。这是因为DW的存在导致凝聚物的奇频三重态S波分量的产生。这一现象有助于解释最近的一个高温超导体-铁磁体双层膜实验。
2009-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Interlayer current near the edge of an InAs/GaSb double quantum well in proximity with a superconductor
我们研究了在InAs/GaSb双量子阱中实现的铌超导体和二维电子空穴双层边缘之间的结的电荷输运。对于超导体的透明界面,我们证明了界面附近的层间电荷转移决定了结电阻。从实验$I-V$曲线的分析,我们得出结论,邻近诱导超导有效地耦合电子和空穴层在低电流。临界电流随面内磁场的变化呈现周期性变化,而垂直于双层膜平面的磁场则呈现单调性变化。
2016-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Inverse proximity effect in superconductors near ferromagnetic material
研究了介观超导体与铁磁金属透明界面附近的电子态密度。在我们的隧道光谱实验中,在接近铁磁体的子带隙能量处观察到大量的态密度。我们比较我们的数据与详细的计算Usadel方程的基础上,铁磁体的效果被视为一个有效的边界条件。我们实现了一个很好的协议与理论时,考虑到非理想的接口质量。
2001-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proximity effect with noncentrosymmetric superconductors
我们描述的超导邻近效应发生在一个非中心对称的超导体和扩散正常/铁磁金属之间的接触准经典理论的超导性。通过数值求解Usadel方程的边界条件有效的任意界面透明性,我们表明,在正常的一面的邻近修改的局域态密度的分析可以用来获得有关的信息的奇异超导性的非中心对称材料。我们指出了三重态配对的签名,三重态和单重态配对的共存,以及对势的特殊轨道对称性。利用三重态相关性的自旋极化对破缺效应的方向依赖性,我们展示了如何可以区分三重态和单重态间隙之间的顺序关系,并且在某些情况下可以估计特定的间隙比。
2012-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Origin of Spontaneous Currents in a Superconductor-Ferromagnet Proximity System
我们以前已经证明,铁磁-超导异质结构可能具有平行于界面的自发电流循环。该电流由薄铁磁层中的Andreev束缚态引起,并且可以完全自旋极化。在这里,我们调查的总能量的系统中的情况下,电流或不流动。我们证明了电流是一个真正的量子基态效应,并研究了电流对总能量的不同贡献的影响。
2005-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Theory of proximity effect in $s+p$-wave superconductor junctions
我们推导出适用于混合宇称配对的扩散正常金属/非常规超导体结的Nambu Keldysh格林函数的边界条件。将该理论应用于一维$s+p$波超导体模型,计算了DN中的LDOS和DN / $s+p$波超导结的电荷电导。当对势的$s$波分量占优势时,LDOS在零能处具有类能隙结构,DN中占优势的对是偶频自旋单重态$s$波。另一方面,当$p$波分量占主导地位时,所得到的LDOS具有零能量峰,并且DN中的主导配对是奇数频率自旋三重态$s$波。当对势的$p$波分量的幅值大于$s$波分量的幅值时,我们证明了电导量子化的鲁棒性。这些结果表明自旋三重态超导结特有的反常邻近效应的鲁棒性。
2022-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Neel proximity effect in superconductor/antiferromagnet heterostructures
本文综述超导体/反铁磁异质结构中由尼尔磁序诱导产生的自旋三重态关联(尼尔三重态)的物理机制、性质及其在超导自旋电子学中的应用前景。
2024-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Antichiral edge states and Bogoliubov Fermi surfaces in a two-dimensional proximity-induced superconductor
University of Regensburg(雷根斯堡大学)
在二维近邻诱导超导体中,磁场诱导拓扑相与博格里乌夫费米面共存,该相包含反手性边缘态和马约拉纳费米子。
2025-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proximity Induced Non-collinear Magnetic States in Planar Superconductor/Ferromagnet Hybrids
本文揭示了平面S/F异质结中由邻近效应诱导的超导关联通过轨道与交换效应共同作用产生非线性磁耦合,从而自发形成非共线磁态,为超导自旋电子学器件设计提供关键机制。
2025-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetic breakdown in a normal-metal - superconductor proximity sandwich
我们研究了一个干净的正常金属板的有限厚度接近大块超导体的磁响应。我们确定它的自由能,并确定两个(Meta)稳定状态,一个抗磁性的一个有效地屏蔽了所施加的领域,和第二个状态,在该领域穿透正常的金属层。我们提出了一个完整的表征的两个国家之间的一级转变发生在击穿场,包括其旋节线,在磁化跳,和潜热。在一个临界温度处,相变区终止,在该温度以上,急剧转变被连续的交叉所取代。我们比较正常超导圆筒的理论与实验。
1997-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Microscopic theory of the proximity effect in superconductor-graphene nanostructures
本文对石墨烯-超导体界面的邻近效应进行了理论分析。我们使用紧束缚模型的电子状态在这个系统中,它允许在微观水平上描述的接口。提出了两种不同的界面模型:一种是超导体在下面的石墨烯区域中诱导有限配对,从而保持界面处的蜂窝结构,另一种是假设石墨烯层直接耦合到块状超导电极。我们发现,像Andreev反射概率和它的通道分解的属性严重依赖于用于描述接口的模型。我们还研究了邻近效应对石墨烯局域态密度的影响。对于有限层,我们分析了诱导的minigap和它是如何减少时,层的长度增加。有限和半无限层的局部状态分布密度的结果。
2008-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum superconductor-metal transition in a proximity array
本文提出了一种零温超导体-金属转变理论,适用于通过无序二维导体耦合的一系列尺寸为d的岛状体(无量纲电导g>>1)。在T=0时,当g < g_c \approx 0.1 ln^2(b/d)时,晶格间距b>>d的阵列的宏观晶格态被破坏。在高温下,b=b_c时相邻岛之间的正常态电阻远小于h/4e^2。
2000-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov-like state in Ferromagnet-Superconductor Proximity System
讨论了铁磁-超导邻近系统的一些性质。特别是,重点放在富尔德-费雷尔-拉金-奥夫钦尼科夫(FFLO)类状态的物理。除了Andreev反射,它还具有许多不寻常的热力学和输运性质,如:配对振幅的振荡行为,态密度和超导转变温度作为铁磁体厚度的函数。令人惊讶的是,在某些条件下,自发自旋极化电流产生在这种系统的基态。我们提供了一些关于这种奇异状态的实验观测信息。
2004-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proximity-induced superconductivity generated by thin films: Effects of Fermi surface mismatch and disorder in the superconductor
我们研究了表征超导薄膜的无序对由薄膜产生的邻近诱导超导性的影响(例如,半导体)的三维微观模型的精确数值分析的基础上。为了使问题数值上易于处理,我们使用一个递归的格林函数的方法结合修补的方法,利用短期性质的界面格林函数在无序的存在。由于超导体(SC)和半导体(SM)之间的费米表面失配以及横向SC模式的约束诱导量子化,由干净SC膜诱导的邻近效应通常比体SC的相应量小一到三个数量级,并且表现出巨大的厚度依赖性变化。无序的存在具有竞争效应:一方面它增强了邻近诱导的超导性并抑制了其强烈的厚度依赖性,另一方面它在SM中产生邻近诱导的有效无序。本文用非微扰方法研究了邻近诱导无序对拓扑超导相和相应的Majorana模的影响。
2022-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Comment on "Orbital Paramagnetism of Electrons in Proximity to a Superconductor"
在最近的一封信[物理。80,5782(1998)],Bruder和Imry解决了由Mota等人发现的邻近耦合的正常金属涂覆的超导圆柱体中的再入效应,并且挑战了迄今为止的理论理解。关键是对低温顺磁重进入有序统一的解释。作者声称发现了一种“显著的顺磁效应”,这与实验的布局和结果密切相关。在这里,我们表明,直接计算的顺磁变化的磁化率沿其分析的路线是由几个数量级小于实验观察到的。
1998-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proximity induced interface bound states in superconductor-graphene junctions
我们发现,界面束缚态形成在孤立的石墨烯超导体结。这些状态的出现是由于虚拟Andreev和正常的反射发生在这些接口的相互作用。考虑到沿扶手椅或锯齿形边缘形成的界面,得到了它们的色散的简单解析表达式。结果表明,这些状态对超导电极上流过的超电流是敏感的。这些状态在石墨烯层上提供了长程超导相关性,这可以用于检测交叉的Andreev过程。
2009-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Inverse proximity effect in $s$-wave and $d$-wave superconductors coupled to topological insulators
本文研究了由薄的$s$或$d$波超导体(S)和拓扑绝缘体(TI)组成的双层膜中的逆邻近效应。对TI的拓扑费米子进行积分,我们发现在S中引入了自旋-轨道耦合,这导致了$s$波($d$-wave)超导体的反常格林函数中的自旋三重态$p$波($f$-wave)关联.通过求解超导序参量的自洽方程,我们发现当S和TI的费米动量重合时,逆邻近效应会很强。能隙的抑制近似与$e^{-1/λ}$成正比,其中$λ$是无量纲超导耦合常数。这与较高的$λ$给出更稳健的超导状态的事实一致。对于一个$s$波S,TI化学势的间隔,其间隙的抑制是强的集中在$μ_{TI} = \pm\sqrt{2mv_F^2μ}$,并增加二次跳跃参数$t$。由于传统超导体的S化学势$μ$通常很高,因此除了$t$高于临界值外,逆邻近效应可以忽略不计。然而,对于足够低的$t$,逆邻近效应可以忽略不计,与迄今为止在大多数研究S-TI结构中邻近效应的工作中所假设的一致。在低费米能的超导体中,例如具有$d$波对称性的高$T_c$铜氧化物,我们再次发现序参量的抑制。然而,由于在这种情况下$μ$小得多,因此对于低得多的$t$值,在$μ_{TI}=0$处可能发生强的逆邻近效应。此外,一个强大的逆邻近效应的发病之前的顺序参数的增加,允许间隙被调谐的几个数量级的小变化$μ_{TI}$。
2019-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proximity and Josephson effects in microstructures based on multiband superconductors
20世纪50年代出现的多带超导性长期以来一直被认为是BCS理论推广到两带情况的近似模型,以便更准确地定量描述铜酸盐、重费米子化合物、金属碳化硼、富勒烯化物、由于它们复杂的分段连续费米面,然而,2001年在二硼化镁和2008年在铁氧磷族化物和硫属化物中发现超导态的多带结构,导致了许多论文的出现,其中传统的单带s波超导体众所周知的效应和不同的依赖关系被重新研究。这些研究的主要目的是揭示序参量的对称性类型,从而为这些超导体中的库珀配对机制提供重要信息。相敏技术是获得多带超导体中序参量对称性信息的最有效方法之一。本文综述了多带超导体与正常金属、绝缘体和其它超导体接触系统中邻近效应和约瑟夫森效应的理论和实验研究结果。
2017-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gate-controlled proximity effect in superconductor/ferromagnet van der Waals heterostructures
该研究提出通过栅压调控超导体/铁磁体范德瓦尔斯异质结的界面电子谱杂化程度,从而实现对超导邻近效应的电学开关及塞曼劈裂幅度与符号的控制,为自旋电子学与自旋热电子学提供新途径。
2024-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topological superconductivity on a kagome magnet coupled to a Rashba superconductor
Kyushu University(九州大学);RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)(理化学研究所量子计算中心)
本研究通过将kagome磁体与Rashba超导体耦合,实现了具有奇数陈数的拓扑超导相,揭示了近邻效应在磁序中的能量影响。
2026-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Shot Noise and Proximity Effect in Superconductor--Normal-Metal Heterostructures
电流噪声提供了有用的信息,重要的介观系统的输运性质的相关性。在实验上和理论上,特别令人感兴趣的是普通金属和超导体的异质结构。我们使用一个扩展的Keldysh-Green函数方法来计算电流的相关性充分考虑超导邻近效应。扩散线中的散粒噪声表现出类似于电导的再入效应的再入行为。在中间能量处,由于更高的相关性,有效电荷(差分噪声和差分电导的比率)被抑制在低于库珀对电荷2 e的值。在超导异质结构与两个以上的正常引线,我们解决的问题,在不同的终端电流之间的相关性的符号。我们表明,正互相关是一个通用的功能,在这些结构中,这应该是很容易观察到的实验。
2002-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
High-Efficiency Cooper-Pair Splitter in Quantum Anomalous Hall Insulator Proximity-Coupled with Superconductor
两个量子比特之间的量子纠缠对于量子通信的应用是至关重要的。在实验上实现了光子的纠缠之后,人们开始致力于在固态系统中利用纠缠电子。在这里,我们提出了一个库珀对分裂器,它可以产生空间分离,但纠缠的电子,在量子反常霍尔绝缘体邻近耦合的超导体。在与超导体耦合后,量子反常霍尔绝缘体的手征边缘态仍然可以存活,使得背散射成为不可能。因此,局部Andreev反射变为消失,而交叉Andreev反射在散射过程中变为主导。这表明,我们的设备可以作为一个非常高效率的库珀对分裂。此外,由于手性特征,我们的库珀对分离器对无序具有鲁棒性,并且可以在广泛的系统参数范围内工作。特别地,即使系统长度超过超导相干长度,它仍然可以起作用。
2015-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topological superconductivity in an ultrathin, magnetically-doped topological insulator proximity coupled to a conventional superconductor
在s波超导体上生长的三维拓扑绝缘体(TI)系统作为实现拓扑超导的一个有希望的候选系统,已经得到了广泛的研究。为了通过实验获得拓扑超导性,3D TI样品必须足够薄以允许库珀对隧穿到TI的暴露表面。使用磁性有序掺杂剂来打破时间反演对称性可以允许TI的表面容纳马约拉纳费米子,这被认为是拓扑超导性的标志。本文研究了磁掺杂的薄膜钛-超导体混合系统。考虑到TI薄膜中邻近诱导的序参量,分析了体系哈密顿量的能隙闭合点,并绘制了体系相图,该相图是TI体系的杂化能隙、塞曼能和化学势的函数。我们的研究结果为选择相关参数以便于观察薄膜TI-超导体混合系统中的拓扑超导电性提供了有益的指导。此外,我们还对TI邻近耦合s波超导体进行了数值分析,发现由于TI中表面态的自旋动量锁定性质,即使在较大的塞曼能量下,表面态的诱导s波序参量仍然存在.
2016-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Full proximity treatment of topological superconductors in Josephson-junction architectures
平面约瑟夫森结结构的实验最近已被证明提供了一种替代的方式来创建拓扑超导体托管可访问的马约拉纳模式。这些零能量模式可以在由两个空间分离的超导体邻近的二维电子气(2DEG)结中的一维通道的端部处找到。在超导体之间的断裂处下方的沟道不与超导引线直接接触,因此预计邻近耦合比文献中广泛讨论的简单纳米线配置更弱且控制更差。这为本文研究这些约瑟夫森结构中的近似化性质提供了强有力的激励。在微观层面上,我们演示了如何以及何时可以导致拓扑相。我们这样做是通过超越简单的隧道模型,通过解决自洽的Bogoliubov-德Gennes方程的异质多组分系统,涉及两个空间分离的$s$波超导体与正常的Rashba自旋轨道耦合2DEG接触。重要的是,在我们的自洽理论中,我们提出了最大化邻近诱导的超导能隙的方法,通过研究Rashba自旋轨道耦合,超导体和2DEG之间的化学势失配,以及样品的几何形状对间隙的影响。最后,我们注意到(在实验中)富尔德-费雷尔-拉金-奥夫钦尼科夫相也被发现出现在2DEG通道,虽然在拓扑超导相的情况下是不理想的。
2019-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proximity-induced low-energy renormalization in hybrid semiconductor-superconductor Majorana structures
一个极小模型的混合超导体半导体纳米线马约拉纳平台的开发,充分捕捉的低能量重整化的纳米线模式所产生的母超导体的存在下的影响。在这个模型中,母超导体是一个明确参与低能物理的有源组件,而不仅仅是一个被动的伙伴,只提供邻近诱导的库珀对的纳米线。这种对超导体和半导体的平等对待是有必要的,因为最近的实验不允许仅仅根据裸半导体性质进行一致的解释。一般的理论涉及到精确的半导体格林函数,其中包括从隧道耦合超导体产生的动态自能校正的评估。拓扑超导电性的出现的一般条件的单带以及多带纳米线和详细的数值结果给出了无限和有限线的情况下。通过数值计算给出了拓扑量子相图,得到了有限线中Majorana束缚态及其波函数重叠引起的振荡能量分裂行为。重整化效应被证明是定性和定量的重要修改的低能量谱的纳米线。理论的结果被发现是在良好的定性协议与马约拉纳纳米线实验,从而得出的结论是,邻近诱导的低能量重整化的纳米线模式的母超导体是具有根本重要性的超导体-半导体混合结构。指出了获得真零能拓扑Majorana模的一般理论的意义。
2017-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Singlet-triplet conversion and the long-range proximity effect in superconductor-ferromagnet structures with generic spin dependent fields
在超导体/铁磁体(S/F)混合纳米结构中,当超导体中的单重态库珀对转变为三重态时,可以观察到长程邻近效应。通常认为,这种情况只发生在磁不均匀性的存在。我们表明,有其他来源的长程三重态组分(LRTC)的冷凝液,并建立其发生的一般条件。作为一个典型的例子,我们首先考虑一个系统,其中交换场和自旋轨道耦合可以被视为有效SU(2)势的时间和空间分量。我们导出了凝聚体的SU(2)协变扩散方程,并证明了有效的SU(2)电场是长程邻近效应的原因。最后,我们扩展我们的分析,一个通用的铁磁体,并建立了一个普遍的条件LRTC。我们的研究结果开辟了一条新的途径,在寻找这样的相关性在S/F结构,并作出了迄今为止未知的LRTC和杨米尔斯静电之间的连接。
2013-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonlocal Thermoelectric Effects and Nonlocal Onsager Relations in a Three-Terminal Proximity-Coupled Superconductor-Ferromagnet Device
我们研究了一个超导和两个铁磁接触组成的三端设置中的热和电荷输运。我们预测,同时存在的自旋过滤和自旋相关的散射相移在两个界面的每一个将导致非常大的非局部热电效应在清洁和无序系统。热输运系数和电输运系数的对称性通过Onsager互易性与基本热力学原理相关联。我们的研究结果表明,一个非局域版本的Onsager关系的热电电流在一个三端量子相干铁磁-超导体异质结构,包括一个自旋相关的交叉Andreev反射和相干电子转移过程。
2013-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Enhanced Quasiparticle Relaxation in a Superconductor via the Proximity Effect
本文研究邻近层对超导体准粒子弛豫的增强作用,通过 Cu/Al 双层实验证明正常金属层可显著降低电荷不平衡,为抑制量子比特准粒子中毒提供方案。
2024-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Superconducting proximity effect in flat band systems
在方块晶格平带模型中,考虑超导导线中存在s波对的约瑟夫森结,从理论上研究了邻近感生超导及其逆效应。利用自洽紧束缚Bogoliubov-de Gennes方法,我们证明了超导体的化学势存在一个临界值,该临界值依赖于配对作用强度,超过该临界值,非掺杂正常区的邻近效应增强.而当超导体化学势小于临界化学势时,无论正常区掺杂与否,邻近效应均减小,同时超导区的配对振幅显著增大。进一步揭示了当超导体化学势小于(大于)临界值(随正常区化学势而增加)时,通过结的超导电流是大的(小到消失)。
2019-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Current carrying Andreev bound states in a Superconductor-Ferromagnet proximity system
本文在准经典理论的基础上研究了铁磁-超导异质结构的基态性质。我们完全自洽地求解了Eilenberger方程和Maxwell方程,发现由于邻近效应,在该系统中实现了类Fulde-Ferrel-Larkin-Ovchinnikov(FFLO)态。此外,这种状态的配对振幅在一个或两个方向上的振荡,这取决于交换分裂和铁磁体的厚度。特别是,使用半经典的参数(玻尔-索末菲量子化规则),我们表明,由于Andreev束缚态的铁磁体中的存在下,在基态的自发电流产生作为一个标志的FFLO状态在平行于界面的方向。讨论了界面的弹性无序和有限透明性对系统中$FFLO$态性质的影响。
2003-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Majorana flat bands and anomalous proximity effects in $p$-wave magnet--superconductor hybrid systems
针对本征p波超导材料稀缺限制实验研究的问题,本文提出利用含[C_{2⊥}||t]复合对称性的p波磁体与常规超导体构建混合系统,可产生受BDI类手征对称性保护的马约拉纳平带,并预测脏正常金属-超导体结中零偏压电导峰为其反常邻近效应的明确特征。
2025-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proximity effect and p-wave superconductivity in s-wave superconductor/helimagnet heterostructures
Moscow Institute of Physics and Technology(莫斯科物理技术学院);National Research University Higher School of Economics(国立高等经济大学)
研究s波超导体/螺旋磁体异质结构中的近程效应和p波超导性,揭示传输自旋超流流动与磁体锥形度的关系。
2025-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proximity effect in planar Superconductor/Semiconductor junction
我们测量了氮化钛(超导体,Tc = 4.6K)/高掺杂硅(半导体)SIN结(绝缘层代表肖特基势垒)的超低温(低至30 mK)亚带电阻。随着温度的降低,如预期的那样,SIN结的电阻增加。在300 mK附近,电阻出现最大值,温度越低,电阻越小.这种观察到的行为是由于硅中的无序(“无反射隧穿”)导致的朝向界面的相干背散射。在低温(T<300 mK)下的电阻的电压依赖性(零偏置异常)中也观察到这种效应。的整体电阻行为(在其温度和电压依赖性)进行比较,现有的理论和值的损伤率,势垒电阻和有效的载流子温度被提取。
1999-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Weak links in proximity superconducting two dimensional electron systems
我们报告了一个巨大的反邻近效应,出现在低维设备,是至关重要的不同,从标准的超导-正常-超导(S/N/S)结的接近。当正常导体的尺寸小于邻近相干长度时,正常导体对邻近超导区也会产生巨大的反作用。这基本上抑制了整个系统的超导特性,包括临界电流,远低于通常的S/N/S结构。
2013-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Proximity effect in ferromagnet-superconductor hybrid structures: role of the pairing symmetry
在二维扩展哈伯德模型下,利用Bogoliubov-deGennes方法自洽地计算了d波或s波超导体-铁磁体混合结构中对振幅的空间变化和局域态密度.我们描述了超导体/铁磁体(SF)双层,FSF三层,超导体和铁磁畴壁之间的界面的邻近效应。我们详细研究了配对对称性,交换场,界面散射和交叉Andreev反射所起的作用。
2002-11-28 cond-mat.mes-hall