Strong and tunable spin-orbit interaction in a single crystalline InSb nanosheet
实现了一种双栅InSb纳米片场效应器件，并用于研究窄带隙半导体InSb纳米片中自旋轨道相互作用的物理起源和可控性。我们证明，通过施加电压的双栅极，有效地调谐的InSb纳米片中的自旋轨道相互作用可以实现。我们还发现存在一个内在的自旋轨道相互作用的InSb纳米片在零双栅电压，并确定其物理起源作为一个内置的不对称性的器件层结构。InSb纳米片具有强的、可控的自旋轨道相互作用，可以简化自旋电子学器件、自旋量子器件和拓扑量子器件的设计和实现。
2020-12-11 cond-mat.mes-hall
Quantized conductance and large g-factor anisotropy in InSb quantum point contacts
由于InSb具有很强的自旋轨道相互作用和很大的Landé g因子，在Majorana费米子的研究中起着重要的作用。为了进一步探索马约拉纳费米子的新特性，基于量子阱的混合器件被认为是纳米线的替代方法。在这项工作中，我们报告了一个明显的量子点接触器件在InSb/InAlSb量子阱的电导量子化。使用旋转磁场，我们观察到一个大的面内（|g1| =26）和面外（|g1| =52）g因子各向异性。此外，我们调查交叉的子带与相反的自旋和提取的电子有效质量从磁去布居的一维子带。
2016-08-19 cond-mat.mes-hall
Exfoliated hexagonal BN as gate dielectric for InSb nanowire quantum dots with improved gate hysteresis and charge noise
我们表征InSb量子点诱导的底部指状门内的纳米线，通过气-液-固过程中生长。栅极与纳米线之间由一层厚度为35 nm的六方氮化硼薄片隔开.我们探测了具有$\sim 2.5\,\mathrm{meV}$充电能量和高达$0.3\,\mathrm{meV}$轨道激发能的门诱导量子点的库仑菱形。覆盖5个库仑菱形的扫描的门滞后揭示了在向上和向下扫描之间仅$60\mathrm{μeV}$的能量滞后。电荷噪声的研究通过长期测量的库仑峰的斜率揭示潜在的波动$\sim 1\,μ\mathrm{eV}/\mathrm{\sqrt{Hz}}$在1\，Hz。这使得h-BN成为目前报道的低间隙III-V族纳米线具有最低栅极滞后和最低低频电位波动的电介质。所提取的值类似于Si/SiGe和Si/SiO ${_2}$系统内的现有技术的量子点。
2020-06-22 cond-mat.mes-hall
Few-Mode and Anisotropic Quantum Transport in InSb Nanoribbons Using an All-van der Waals Material-Based Gate
University of Minnesota（明尼苏达大学）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
利用全vdW材料栅极实现InSb纳米带中少模式量子输运，展现清洁量子器件的潜力。
2025-01-29 cond-mat.mes-hall
Ultrafast spin initialization in a gated InSb nanowire quantum dots
提出了一种快速、精确的静电量子点中单个电子自旋初始化方法。该点是在纳米器件中创建的，该纳米器件由催化生长的锑化铟（InSb）纳米线和附近的栅极组成，控制电压施加到该栅极。首先，我们将任意自旋的单个电子插入导线。自旋的操作使用由电场引起的Rashba自旋-轨道相互作用来执行。首先，施加到横向栅极的单个电压脉冲用于将电子波包分裂成具有相反自旋取向的两个部分。接下来，施加到其余栅极的另一电压脉冲使两个部分的自旋在相反方向上旋转$π/2$。这样，最初相反的自旋部分最终指向相同的方向，沿着量子线的轴。因此，我们在预定义的方向上设置自旋，而不管其初始方向。这是在小于$60\,\mathrm{ps}$的时间内实现的，而不使用微波、光子或外部磁场。
2018-12-22 cond-mat.mes-hall
Gate depletion of an InSb two-dimensional electron gas
我们研究了二维电子气（2DEG）的栅极控制局限于InSb量子阱与Al 2 O3栅极介质上的表面层的Al 0.1In0.9Sb或InSb原子层沉积形成。与InSb相比，Al0.1In0.9Sb的更宽的带隙导致在具有Al0.1In0.9Sb表面层的结构中2DEG密度对栅极偏置的线性、尖锐和非滞后响应。与此相反，非线性，缓慢，滞后（非易失性记忆）的响应中观察到的结构与InSb表面层。具有Al 0.1In0.9Sb表面层的2DEG通过施加小的栅极电压（~ 0.9V）而完全耗尽。
2013-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic g-factor and tunable spin-orbit coupling in a gate-defined InSbAs quantum dot
本研究在InSbAs量子点中提取了高达49-58的面内g因子，并展示了通过电子密度调控自旋轨道耦合，最大分离能约100 μeV，为拓扑超导和自旋器件研究提供平台。
2023-11-09 cond-mat.mes-hall
Gate-defined Two-dimensional Hole and Electron Systems in an Undoped InSb Quantum Well
量子输运的测量进行在栅极定义的，高品质的，二维的空穴和电子系统中的未掺杂的InSb量子阱。对于这两种极性，载波系统显示可调的自旋轨道相互作用提取弱反本地化测量。从Shubnikov-de Haas振荡的温度依赖性确定的载流子密度的InSb空穴的有效质量强烈增加。在倾斜磁场中进行符合测量，以估计InSb二维空穴系统的自旋磁化率。二维空穴系统的g因子随着载流子密度的增加而迅速减小。
2022-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Characterization of InSb quantum wells with atomic layer deposited gate dielectrics
我们报告的磁输运测量的门控InSb量子阱（QW）与高品质的Al 2 O3陶瓷（40 nm厚）的原子层沉积生长。磁阻数据表明，在零栅压（Vg）的样品中的平行导电沟道。Al 2 O3和InSb顶层之间的良好界面确保了平行沟道在负Vg处耗尽，并且QW中的二维电子密度由Vg以6.5 × 1014 m-2 V-1的大比率调谐，但在大的负Vg处饱和。这些发现与自洽薛定谔-泊松模拟和双载流子模型所提出的量子阱的层结构密切相关。
2012-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ambipolar Transport in Narrow Bandgap Semiconductor InSb Nanowires
我们报告的顶栅场效应晶体管的传输测量研究的InSb纳米线生长的化学气相沉积。晶体管表现出双极传输特性揭示了三个区别的栅极电压区域：在中间区域的费米能级驻留在带隙内，电阻显示出指数依赖于温度和栅极电压。无论是更积极或更负的栅极电压，设备进入电子和空穴传输制度，揭示了随着温度的降低线性下降的电阻。从由直径为50 nm的纳米线制成的1- $μ$ m长的器件的传输测量数据，我们提取出190-220 meV的带隙能量。该器件的关态电流在T = 4K的温度下被抑制在测量噪声范围内。一个较短的，260 nm长的设备被发现表现出有限的关态电流和空穴，开态，周长归一化电流为11 $μ$ A/ $μ$ m在V $_D$ = 50 mV，这是最高的这样的设备，以我们的知识。双极输运特性使得InSb纳米线在CMOS电子学、电子-空穴混合量子系统和基于空穴的自旋量子比特中具有吸引力。
2020-01-18 cond-mat.mes-hall
Room Temperature Gate Tunable Non Reciprocal Charge Transport in Lattice Matched InSb/CdTe Heterostructures
对称性的操纵提供了一种有效的方法来定制固态系统中的物理顺序。随着反转对称性和时间反转对称性的破缺，在各种非磁性系统中可能出现非互易磁输运，从而丰富了自旋电子学。本文报道了晶格匹配的InSb/CdTe薄膜在室温下的单向磁电阻效应。得益于$0.13 \mathrm{~V} \cdot \mathrm{nm}^{-1}$在异质结区的强内建电场，在298 K下，这种Rashba型自旋轨道耦合和量子限制保证了稳定的角相关二阶电荷电流，其非互易系数比大多数非中心对称材料大1-2个数量级.更重要的是，这种异质结构配置能够实现整流响应的高效栅极调谐，其中实现了UMR幅度的40%的增强。我们的研究结果主张窄隙基于磁阻电机的混合系统与强大的二维界面自旋织构作为一个合适的平台，追求可控的手性自旋轨道器件和应用。
2022-04-01 cond-mat.mes-hall
Fabrication and characterization of InSb nanosheet/hBN/graphite heterostructure devices
制备了半导体InSb纳米片/六方氮化硼（hBN）/石墨三层结构，并实现了由三层结构制成的单栅和双栅器件，并进行了表征。在三层装置中采用的InSb纳米片是外延生长的、独立的锌晶体，并且横向尺寸为微米。通过剥离获得hBN和石墨薄片。每个三层通过使用自制的对准堆叠/转移装置在hBN薄片和石墨薄片上连续堆叠InSb纳米片来制成。所制造的单和双栅极器件的特征在于通过电和/或磁输运测量。在所有这些器件中，石墨和hBN薄片被用作底栅和栅衬。对所制备的单底栅场效应器件的测量表明，器件中InSb纳米片的电子场效应迁移率为~7300 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$，在1.9 K时栅滞后为~0.05 V。双栅霍尔栅器件的测量结果表明，顶部和底部的栅极表现出很强的电容耦合到InSb纳米片沟道，从而可以有效地调整纳米片沟道传导。在霍尔条器件的InSb纳米片中的电子霍尔迁移率被提取为大于1.1 $\times$ 10 $^4$ cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$，在~6.1 $\times$ 10 $^{11}$ cm $^{-2}$和1.9 K的片电子密度下，并且因此，该器件表现出明确的舒布尼科夫-德哈斯振荡。
2022-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Split-Channel Ballistic Transport in an InSb Nanowire
本文报道了InSb半导体纳米线中一维电子输运的实验研究。三个底栅用于局部耗尽纳米线，从而产生仅具有几个导电沟道的弹道量子点接触。在磁场中，塞曼分裂的相应的1D子带的电导平台的出现，揭示了在$e^2$ /h的倍数，但我们发现一个量化的电导模式在很大程度上依赖于配置的电压施加到底栅。特别地，我们可以使第一平台消失，留下2 $e^2/h$的第一电导阶跃，这表明可以持续高达几特斯拉的显著的两倍子带简并。对于某些栅极电压设置，我们还观察到离散的谐振状态产生的电导功能，可以类似于那些预期从一个螺旋间隙的子带结构中的开口的存在。我们解释我们的实验结果，通过形成两个空间分离的一维传导通道。
2018-03-09 cond-mat.mes-hall
High field magneto-transport in high mobility gated InSb/InAlSb quantum well heterostructures
我们提出了一系列30 nm宽的InSb/InAlSb量子阱的高场磁输运数据。研究的样品的低温载流子迁移率范围为18.4至39.5 m2 V-1 s-1，载流子密度在1.5x1015和3.28x1015 m-2之间。报道室温迁移率超过6 m2 V-1 s-1。结果表明，朗道能级展宽随载流子密度的增加而减小，尽管存在较大的g因子，但在具有非零节点振幅的样品中，仍观察到朗道能级展宽的磁电阻拍频模式。拍频是由于Rashba分裂现象和Rashba耦合参数提取的自旋布居的差异范围内的样品和栅极偏置。通过对磁导的模拟研究了朗道能级展宽和自旋相关散射率对Shubnikov-de Haas振荡拍频观测的影响。具有非零拍节点振幅的数据伴随着傅里叶变换中的非对称峰，这通过在模拟中引入自旋相关的加宽而成功地再现。据发现，低能量（多数）自旋向上的状态遭受更多的散射比高能量（少数）自旋向下的状态，并在大多数（低密度）样品中的拍频图案的情况下，可以归因于相同的效果时，水平加宽的幅度是大的。
2009-03-19 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable high mobility remote-doped InSb/In_{1-x}Al_{x}Sb quantum well heterostructures
报道了在GaAs衬底上生长的栅可调谐高迁移率InSb/ In_{1-x} Al_{x} Sb量子阱。在T=1.8K时，QW二维电子气（2DEG）沟道迁移率超过200，000 cm^{2}/Vs。在具有通过原子层沉积形成的HfO_{2}栅极电介质的非对称远程掺杂样品中，消除了平行导电，并且达到了完全的2DEG沟道耗尽，其中2DEG电子密度的栅极偏置响应中的滞后最小。观察到朗道能级填充因子降至1的整数量子霍尔效应。在1.8K下实现了与2DEG的高透明非合金欧姆接触，接触电阻低于1Ω \cdot mm。
2015-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Variable and orbital-dependent spin-orbit field orientations in a InSb double quantum dot characterized via dispersive gate sensing
本研究利用色散栅极传感（DGS）表征InSb纳米线双量子点的自旋轨道场取向，发现其随电子占据数和轨道变化，验证了无电流表征自旋轨道相互作用的新方法。
2022-04-12 cond-mat.mes-hall
Observation of Majorana Fermions in a Nb-InSb Nanowire-Nb Hybrid Quantum Device
报道了在Nb-InSb纳米线量子点-Nb杂化系统中观察到的Majorana费米子激发。InSb纳米线量子点通过弱肖特基势垒形成在两个Nb接触之间，因此处于与接触的强耦合的状态。由于邻近效应，被超导体Nb接触覆盖的InSb纳米线段变成具有超导能隙$Δ^*$的超导体。当外加磁场大于InSb纳米线的塞曼能为$E_z\sim Δ^*$的临界值时，整个InSb纳米线处于非平凡的拓扑超导相，支持一对Majorana费米子，库珀对可以通过Majorana费米子态在超导体Nb接触之间传输.当外加磁场大于第二临界值时，系统将发生向平凡拓扑超导相的转变，这种输运过程将被抑制。在我们的实验中已经观察到了这种物理场景。我们已经发现，我们的混合器件的零偏压电导测量显示在准粒子库仑阻塞区域的施加磁场的范围内的电导平台。
2012-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gate-tunable Superconductivity in Hybrid InSb-Pb Nanowires
本文制备并表征InSb-Pb混合纳米线，证明其兼具高晶体质量Pb层、硬诱导超导能隙与栅极可调超电流，为混合量子输运器件提供有潜力的材料平台。
2023-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Side-gate modulation of supercurrent in InSb nanoflag-based Josephson junctions
NEST, Istituto Nanoscienze-CNR and Scuola Normale Superiore（NEST，意大利国家纳米科学研究所与比萨高等师范学院）；CNR-SPIN（意大利国家研究委员会自旋物理中心）
本研究在 InSb 纳米旗平面 Josephson 结中引入邻近侧栅，证明其可在耗散与无耗散区调制超电流并调控外磁场下的 Fraunhofer 干涉图样。
2024-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Supercurrent modulation in InSb nanoflag-based Josephson junctions by scanning gate microscopy
NEST, Istituto Nanoscienze-CNR and Scuola Normale Superiore（NEST，意大利国家纳米科学技术研究所和比萨高等师范学院）；CNR-SPIN（意大利国家研究委员会自旋电子学研究所）
本文利用扫描门显微镜首次在InSb纳米旗基约瑟夫森结中调控超流电流，揭示了超导弱连接局部操控的可行性。
2025-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Spin-orbit interaction in InSb nanowires
我们使用双栅InSb纳米线器件的磁导测量，结合弱反定域化的理论分析，准确地提取自旋轨道强度。特别是，我们表明，在我们的三维电线的磁导是非常不同的相比，在二维电子气的电线。我们得到一个大的Rashba自旋轨道强度$0.5 -1\,\text{eVÅ}$对应的自旋轨道能量$0.25-1\,\text{meV}$。这些值强调了InSb纳米线在混合超导体-超导体器件中的马约拉纳费米子研究中的潜力。
2015-05-18 cond-mat.mes-hall
Imaging spin-resolved cyclotron trajectories in the InSb two-dimensional electron gas
我们考虑自旋分辨回旋轨迹的磁聚焦装置与量子点源极和漏极接触内的InSb二维电子气和它们的映射的扫描门显微镜。除了弯曲电子轨迹的外部磁场的垂直分量之外，我们考虑引入回旋半径的自旋依赖性的面内分量。我们表明，聚焦电导峰成为自旋分裂的平面内磁场分量的数量级的几个特斯拉和自旋分辨的轨迹可以单独跟踪与电导映射。
2018-09-19 cond-mat.mes-hall
Diffusive and Ballistic Transport in Ultra-thin InSb Nanowire Devices Using a Few-layer-Graphene-AlOx Gate
本研究制备超薄InSb纳米线并提出少层石墨烯结合ALD生长AlOx的新型栅控方案，通过低温输运测量观测到电导平台与法布里-珀罗干涉，证实少量子模式下的相位相干输运，为减轻半导体量子器件的无序影响提供了新途径。
2023-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-controlled Supercurrent in Ballistic InSb Nanoflag Josephson Junctions
具有强自旋轨道耦合和大Lande g因子的高质量III-V族窄带隙半导体材料为高速电子学、自旋电子学和量子计算领域的下一代应用提供了有前途的平台。锑化铟（InSb）提供窄的带隙、高的载流子迁移率和小的有效质量，因此在这方面非常有吸引力。事实上，这种材料近年来因实现支持马约拉纳零模的拓扑超导态而引起了极大的关注。然而，高质量的异质外延二维（2D）InSb层是非常困难的实现，由于大的晶格失配与所有常用的半导体衬底。另一种途径是生长独立的单晶2D InSb纳米结构，即所谓的纳米标志。在这里，我们展示了弹道约瑟夫森结器件的制造的基础上，InSb nanoflags与Ti/Nb的接触，显示栅极可调的接近感生的超电流高达50 nA，在250 mK和一个相当大的过剩电流。该器件显示出清晰的分谐波间隙结构的签名，表明在交界处的相位相干传输和高透明度的接口。这使得InSb纳米标志成为先进量子技术的通用和方便的2D平台。
2021-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Stable quantum dots in an InSb two-dimensional electron gas
锑化铟（InSb）二维电子气（2DEG）具有独特的材料特性：高电子迁移率、强自旋轨道相互作用、大Landé g因子和小有效质量。这使它们成为一个有吸引力的平台，以探索各种介观现象，从自旋电子学拓扑超导性。然而，在这些2DEG中存在有限的量子限制系统的研究，通常归因于电荷不稳定性和栅极漂移。我们克服了这一点，从异质结构中删除的$δ$掺杂层，并诱导载流子静电。这使我们能够进行第一次详细的研究，稳定的栅极定义的量子点在InSb 2DEG。我们展示了两种不同的战略载流子限制和研究的点的电荷稳定性。小的有效质量导致相对大的单粒子间距，允许观察到附加能量的奇偶变化。通过跟踪平行磁场中的库仑振荡，我们确定了基态自旋组态，并表明大g因子（$\sim$ 30）导致在低至0.3 T的磁场下的单重态-三重态跃迁。
2019-10-16 cond-mat.mes-hall
Design and Performance Analysis of Depletion-Mode InSb Quantum-Well Field-Effect Transistor for Logic Applications
采用量子校正的自洽薛定谔-泊松（QCSP）模型和二维漂移扩散模型，对栅长为1 μ m、栅介质厚度为10 nm的耗尽型InSb量子阱场效应晶体管（QWFET）进行了优化设计.该模型预测了在Vg= 0 V时非常高的电子迁移率为4.42m2V-1 s-1，小夹断栅电压（Vp）为-0.25V，最大非本征介电常数（gm）为4.94 S/mm，漏电流密度大于6.04 A/mm，短路电流增益截止频率（fT）为374 GHz，最大振荡频率（fmax）的645 GHz的预测的设备。这些特性使该器件成为低功耗、高速逻辑电子器件应用的潜在候选者。
2016-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Large zero-bias peaks in InSb-Al hybrid semiconductor-superconductor nanowire devices
本文报道了InSb-Al混合超导-超导纳米线器件的电子输运研究。隧道光谱学被用来测量子带态的演化，而不同的磁场和电压施加到附近的各种门。在磁场为0.7 ~ 0.9 T时，微分电导包含较大的零偏峰（ZBP），其高度达到2 e ~ 2/h量级。我们调查这些ZBP的大范围的栅极电压在不同的设备。我们讨论了可能的解释，在无序诱导的亚隙状态，Andreev束缚态和马约拉纳零模式。
2021-01-27 cond-mat.mes-hall
Observation of Conductance Quantization in InSb Nanowire Networks
马约拉纳零模（Majorana Zero Modes，MZM）是一种理想的拓扑量子比特，在量子计算中有着广阔的应用前景。半导体纳米线与强自旋轨道耦合提供了一个有前途的平台，利用一维电子输运的马约拉纳物理。证明MZM的拓扑性质依赖于编织，通过以一定的顺序围绕彼此移动MZM来完成。大多数建议的马约拉纳编织电路需要最小的混乱纳米线网络。在这里，电子输运跨越两个合并的InSb纳米线之间的结进行了研究，以调查如何无序这些纳米线网络。电导量子化平台中观察到的外延InSb纳米线网络的所有接触对，弹道输运行为的标志。
2021-07-12 cond-mat.mes-hall
Measurements of anisotropic g-factors for electrons in InSb nanowire quantum dots
我们测量了在不同空间取向的磁场作用下，通过接触处的肖特基势垒在窄带InSb纳米线中形成的少电子量子点的量子能级塞曼分裂.从测量中提取的有效g因子张量是强烈的各向异性和能级依赖性，这可以归因于强自旋轨道相互作用（SOI）和量子限制势中的量子点的存在。我们已经证明了一个成功的测定主值和主轴取向的g因子张量的InSb纳米线量子点的测量下旋转的磁场在三个正交平面。我们还研究了InSb纳米线量子点中激发光谱的磁场演化，并从量子点中基态与其相邻的第一激发态之间的避免能级交叉中提取出$Δ_{so}\sim 180$ $μ$ eV的SOI强度。
2020-12-11 cond-mat.mes-hall
Electrostatic Performance of InSb, GaSb, Si and Ge p-channel Nanowires
分析了由InSb和GaSb制成的p型纳米线（NW）的静电性能，特别关注其栅极电容行为，并与通常用于p-MOS的传统半导体（如Si和Ge）所实现的静电性能进行了比较。为了做到这一点，一个自洽的kp模拟器已被实施，以实现准确的描述的价带和评估作为所施加的栅极偏置的函数的电荷行为。组成电容，即绝缘体，质心和量子的贡献和作用进行了评估。结果表明，质心和量子电容强烈依赖于半导体材料。我们发现了一个很好的固有的静电性能的GaSb和InSb纳米线，其Ge和Si的对应物，使这些III-Sb化合物良好的候选人，为未来的技术节点。
2017-04-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Quantum transport in high-quality shallow InSb quantum wells
InSb是在具有强自旋轨道相互作用的材料中通过邻近感生超导实现拓扑态的最有希望的候选者之一。在二维系统中，需要薄的势垒来允许超导体和半导体之间的强耦合。然而，在靠近表面的量子阱中获得高质量的InSb二维电子气仍然具有挑战性。在这里，我们报告的分子束外延生长的异质结构的InSb量子阱与衬底侧Si掺杂和超薄InAlSb（5 nm，25 nm和50 nm）的障碍的表面。我们证明，在这些量子阱中的载流子密度是栅极可调的和电子迁移率高达350,000 $\rm{cm^2(Vs)^{-1}}$从磁输运测量提取。此外，从温度相关的磁阻测量，我们提取的有效质量为0.02 $m_0$，并找到一个塞曼分裂与预期的g因子兼容。
2019-06-25 cond-mat.mes-hall
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
High-quality Two-Dimensional Electron Gas in Undoped InSb Quantum Wells
我们报告通过高迁移率栅极可调非掺杂InSb量子阱的传输实验。由于消除了任何Si调制掺杂，量子阱中的栅极限定的二维电子气在相当低的$2.4\times10^{11}$ cm $^{-2}$密度下显示出260，000 cm $^2$/Vs的显著增加的迁移率。利用磁输运实验，我们通过测量弱反局域化来表征自旋轨道相互作用。此外，通过测量倾斜磁场中的Shubnikov-de Haas振荡，我们发现g因子在低磁场下与$k \cdot p$理论计算一致，但在高磁场下随着自旋极化和载流子密度的增加而增加。此外，伊辛量子霍尔铁磁性的签名被发现在填充因子$ν$ = 2的倾斜角的朗道能级能量等于塞曼能量。尽管InSb量子阱具有很高的迁移率，但在高达25 T的磁场下，未掺杂的InSb量子阱没有表现出分数量子霍尔效应。
2021-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum transport in an ambipolar InSb nanowire quantum dot device
本文研究双极性 InSb 纳米线量子点器件，通过背栅在电子与空穴输运区域间切换，观测到连续量子能级及库仑阻塞、塞曼、近藤等效应，并提出引线态断层分析方法。
2025-03-12 cond-mat.mes-hall
Formation of Long Single Quantum Dots in High Quality InSb Nanowires Grown by Molecular Beam Epitaxy
本文报道了用分子束外延（MBE）方法生长的InSb纳米线制备单量子点的实现和输运谱研究。所采用的纳米线的直径为50-80 nm，并且QD被限定在Si/SiO $_2$衬底上的源极和漏极接触之间的纳米线中。我们表明，高度可调的量子点器件可以实现与MBE生长的InSb纳米线和栅-点电容提取的多电子制度是线性缩放的纵向点的大小，表明该设备是单InSb纳米线量子点，即使与纵向尺寸为~700 nm。在少电子制度，量子点中的量子能级的解决和从磁输运测量中提取的量子能级的Landé g因子被发现是强烈的水平依赖性和波动范围为18-48。从InSb纳米线量子点中基态及其邻近激发态的磁场演化中提取自旋-轨道耦合强度，并且该自旋-轨道耦合强度在~300 $μ$ eV的量级上。我们的研究结果表明，分子束外延生长的InSb纳米线具有高的晶体质量，在构建新型量子器件，如纠缠自旋量子比特、一维Wigner晶体和拓扑量子计算器件等方面具有广阔的应用前景。
2015-08-13 cond-mat.mes-hall
Absolute measurement of the exchange interaction in an InSb quantum well using Landau-level tunnelling spectroscopy
本文通过三端微分电导朗道能级隧穿谱，在 InSb 量子阱中实现对交换诱导能量位移的绝对测量，并发现只有基态朗道能级存在可测量的交换位移。
2025-08-23 cond-mat.mes-hall
Tuning Rashba spin-orbit coupling in homogeneous semiconductor nanowires
我们使用$\vec{k}\cdot\vec{p}$理论来估计大型半导体纳米线中的Rashba自旋轨道耦合（SOC）。我们专门研究GaAs和InSb为基础的设备与不同的栅极配置，以控制对称性和本地化的电子电荷密度。我们探讨了不同尺寸和掺杂的线的栅控SOC，我们表明，在高载流子密度SOC具有非线性电场敏感性，由于大的重塑的量子态。根据我们的计算，我们分析了最近的实验与InSb纳米线。发现与物理修订版B 91，201413（R）（2015）中报告的SOC系数具有良好的一致性，但与Nat Commun.，8，478（2017）。我们讨论这种差异的可能来源。
2018-01-30 cond-mat.mes-hall
Spin transport in ferromagnet-InSb nanowire quantum devices
Majorana零模（MZM）是容错拓扑量子计算的基石，在具有强自旋轨道相互作用（SOI）的半导体纳米线（NW）中，如具有邻近诱导超导性的InSb和InAs纳米线中，已经观察到了MZM的特征。在这个研究最广泛的平台中实现拓扑超导性和MZM还需要消除自旋简并性，这是通过施加磁场以诱导螺旋间隙来实现的。然而，所施加的场可能对NW中的感应超导状态产生不利影响，并且还对设备施加几何限制，这可能影响未来基于MZM的量子寄存器的缩放。这些挑战可以通过将磁性元件与NW集成来规避。有了这个动机，在这项工作中，我们报告的第一个实验研究的自旋输运InSb纳米线，这是使设备与铁磁（FM）接触。我们观察签名的自旋极化和自旋相关的运输在准一维弹道制度。此外，我们表明，静电门调谐所观察到的磁信号，也揭示了运输制度，该设备作为一个自旋过滤器。这些结果开辟了一条通往发展MZM器件的途径，其中自旋简并被局部提升，而不需要施加磁场。它们还为实现利用量子线中的自旋轨道态的自旋基器件提供了一条途径。
2019-09-16 cond-mat.mes-hall
In-plane selective area InSb-Al nanowire quantum networks
强自旋轨道半导体纳米线耦合到超导体的主机马约拉纳零模式预测。马约拉纳模式的交换（编织）操作形成拓扑量子计算机的逻辑门，并需要纳米线网络。在这里，我们开发了一种面内选择性区域生长技术的InSb-Al超导体纳米线网络具有良好的量子输运特性。InSb纳米线网络中的无缺陷输运通道通过以下方式在绝缘但严重失配的InP衬底上实现：1）在（111）B衬底取向上的纳米线/衬底界面处的晶格失配的完全弛豫，2）从单个成核位置成核完整网络，这通过优化吸附原子的表面扩散长度来实现。拓扑量子计算的基本量子输运现象表明，在这些结构中，包括相位相干传输高达10 $μ$ m和硬超导能隙伴随着2 $e$周期库仑振荡与铝基库珀对岛集成在纳米线网络。
2021-03-11 cond-mat.mes-hall
Study of 0-$π$ phase transition in hybrid superconductor-InSb nanowire quantum dot devices
混合超导半导体纳米线器件提供了一个理想的平台来研究新的间隙内束缚态，如Andreev束缚态（ABS），Yu-Shiba-Rusinov（YSR）状态，和Majorana束缚态。在Josephson量子点（QD）器件中，Kondo关联与超导电性的竞争导致了两种不同的基态和0- $π$量子相变的发生。在这里，我们报告的混合超导体InSb纳米线量子点器件与不同的设备几何形状的运输测量。我们演示了实现连续门可调ABS与0型水平和$π$型水平。这使我们能够操纵0和$π$结之间的跃迁，并探索量子相变区域附近的电荷输运和光谱。此外，我们发现在相同的电荷状态下，0型ABS和$π$型ABS共存。通过测量温度和磁场的演化，验证了两组吸收带的不同性质，符合单重态和双重态基态之间的相变现象。我们的研究提供了对混合超导体-量子点器件Andreev输运性质的深入了解，并揭示了0- $π$跃迁附近的子能隙谱的交叉行为。
2016-12-30 cond-mat.mes-hall
High Mobility Free-Standing InSb Nanoflags Grown On InP Nanowire Stems For Quantum Devices
高质量的异质外延二维（2D）InSb层是很难实现的，由于大的晶格失配与其他广泛的半导体衬底。解决这个问题的一种方法是在纳米线（NW）茎上生长独立的2D InSb纳米结构，这要归功于当集成晶格失配的半导体系统时，NW沿着侧壁有效地松弛弹性应变的能力。在这项工作中，我们优化了独立的二维InSb纳米旗（NF）的形态。特别是，强大的NW茎，优化的生长参数，并使用反射高能电子衍射（RHEED），以精确地定向优先生长的衬底，实现增加的2D InSb NF的横向尺寸。这些NF的透射电子显微镜（TEM）分析揭示了无缺陷的锌共混物的晶体结构，化学计量组成，和松弛的晶格参数。所得到的NF足够大，以制造具有合适的长宽比的霍尔条接触，从而实现精确的电气特性。测得的电子迁移率为~ 29，500 cm 2/Vs，这是文献中报道的自支撑2D InSb纳米结构的最高值。我们设想使用二维InSb纳米纤维制造先进的量子器件。
2021-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
2D full-band, Atomistic Quantum transport in L-shaped Vertical InSb/InAsn-TFETs
本文研究了栅长为20 nm、沟道厚度为4 nm的L型垂直断带隙异质结构InSb InAsn沟道隧道场效应晶体管TFFET的性能。我们使用了一个基于原子sp 3d 5s自旋轨道耦合紧束缚方法的三维全带量子力学模拟器，在这个L型非线性几何结构中，栅电场和隧道结内场是同向的。断裂的窄带隙BG结构具有另一个优点，即通过电子空穴的混合来传输。薄膜晶体管由于具有低的亚阈值摆幅和高的Ion Ioff比，在低功耗逻辑设计中具有很好的应用前景。本文研究了低亚阈值摆幅和低压工作的L型非线性隧道FET的电流电压特性、导通电流、截止电流和亚阈值摆幅随等效氧化层厚度、栅长、漏长、栅底切、高K值和漏厚的变化关系。为了研究这种L形非线性几何中的二维电子输运，我们使用基于非平衡格林函数NEGF的量子输运方法，使用sp 3d 5s紧束缚模型，其中Poisson-Schr odinger求解器自洽迭代以获得势和局域态密度LDOS。这种方法的优点是它可以处理任意几何形状和复杂的2D结构，如带到带隧道BTBT器件。NEGF量子输运方法给出了三维泊松势和空间电荷、能量分辨透射率和光谱函数以及电子空穴在空间和能量上的局域态密度。
2014-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Towards high mobility InSb nanowire devices
研究了InSb纳米线的低温电子迁移率。我们提取的迁移率在4.2开尔文通过场效应传输测量使用一个模型组成的接触电阻的三极管。该模型能够准确提取器件参数，从而可以系统地研究纳米线的迁移率。我们确定影响迁移率的因素，并优化后获得$\sim2.5\mathbin{\times}10^4$ cm $^2$ /Vs的场效应迁移率。我们进一步证明了这些迁移率值的再现性，这是最高的纳米线报道。我们的调查表明，目前的流动性是有限的吸附分子的纳米线表面和/或基板。
2015-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Conductance through a helical state in an InSb nanowire
电子的运动和它的自旋一般是不耦合的。然而，在具有强自旋-轨道相互作用（SOI）的一维材料中，螺旋状态可以在有限的磁场下出现，其中相反自旋的电子将具有相反的动量。这种螺旋状态的存在有自旋过滤和库珀对分裂器设备的应用，是一个必不可少的成分，实现拓扑保护的量子计算使用马约拉纳零模式。在这里，我们报告的量子点接触（QPC）形成的锑化铟纳米线的磁场的函数的电导测量。在超过3 T的磁场下，$2e^2/h$平台显示出朝向$1e^2/h$的折返电导特征，其在包围$1e^2/h$平台之前宽度随磁场线性增加。旋转外部磁场平行或垂直于自旋轨道场，使我们能够清楚地将这种实验特征归因于SOI。我们将我们的观测结果与包含SOI的QPC模型进行了比较，并提取了~6.5meV的自旋轨道能量，这明显强于通过其他方法获得的SO能量。
2017-01-24 cond-mat.mes-hall
Field effect two-dimensional electron gases in modulation-doped InSb surface quantum wells
研究了场效应二维电子气在锑化铟表面量子阱中的输运特性。掺杂的30 nm宽的量子阱的最顶部的5 nm，并示出，以促进形成可靠的，低电阻欧姆接触到表面InSb 2DEG。在高达$B=18$ T的磁场中，观察到填充因子$ν=1$的高质量的单子带磁输运，并具有清晰的量子化整数量子霍尔平台。我们表明，电子密度是门可调的，可重复的，稳定的夹断4 $\times 10^{11}$ cm $^{-2}$，峰值迁移率超过24,000 cm $^2$ /Vs。大Rashba自旋轨道系数高达110毫电子伏$\cdot$通过弱反本地化测量。0.019 $m_e$的有效质量从温度相关的磁阻测量确定，和g-因子为41的密度为3.6 $\times 10^{11}$ cm $^{-2}$从倾斜磁场中的符合测量。通过比较两个异质结构与不具有δ掺杂层的量子阱下，我们发现，载流子密度是稳定的，随着时间的推移时，掺杂在三元Al $_{0.1}$在$_{0.9}$ Sb势垒不存在。最后，调制掺杂对两个异质结构之间的结构不对称性的影响的特点。
2023-01-07 cond-mat.mes-hall
Mirage Andreev spectra generated by mesoscopic leads in nanowire quantum dots
我们研究了InSb纳米线量子点中Andreev束缚态介导的输运。使用两种超导源极和漏极接触：外延Al/InSb器件呈现出加倍的隧穿共振，而在NbTiN/InSb器件中，在增加源极-漏极偏置电压时，点的Andreev谱出现多次复制。在这两种设备中，都产生了拥挤频谱的海市蜃楼。为了描述的观测结果的模型相结合的软诱导间隙和额外的Andreev束缚态的影响，在量子点和相邻的量子点的纳米线的有限区域。理解Andreev光谱对于正确解释在相同结构上进行的马约拉纳实验是重要的。
2018-05-11 cond-mat.mes-hall
Crossed Andreev Reflection in InSb Flake Josephson Junctions
研究了InSb薄片约瑟夫森结中的超导量子干涉。发现超导量子干涉图样的振幅和周期性存在奇偶效应，有趣的是，这种图样的出现与薄片两端导电增强相一致，这是从降低栅压下测量SQUID图样推断出来的。我们确定了特定的晶体面的边缘增强传导，并确认这通过测量多个设备。此外，我们认为奇偶效应是由于交叉Andreev反射，一个过程中，一个库珀对分裂的两个边缘和重组在相反的接触。一个完全的$h/e$周期SQUID模式，以及奇偶效应和奇偶效应的观察，证实了这一结论。交叉Andreev反射可以用来创造物质的拓扑状态，或者对空间分离的库珀对的非局域自旋纠缠进行实验。
2019-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin splitting, Kondo correlation and singlet-doublet quantum phase transition in a superconductor-coupled InSb nanosheet quantum dot
Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；Hangzhou International Innovation Institute, Beihang University（北京航空航天大学杭州创新研究院）；Peking University（北京大学）
该研究在InSb纳米片量子点中观察到自旋分裂、Kondo相关性和单重-双重量子相变，揭示了其在拓扑量子设备中的潜力。
2026-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Parity independence of the zero-bias conductance peak in a nanowire based topological superconductor-quantum dot hybrid device
通过电荷输运测量研究了基于纳米线的拓扑超导体-量子点-拓扑超导体混合器件中Majorana费米子的特征。该器件由外延生长的InSb纳米线和Si/SiO $_2$衬底上的两个超导体Nb接触制成。在低温下，在两个Nb接触之间的InSb纳米线段中形成了一个量子点，并且由于邻近效应，InSb纳米线的两个Nb接触段显示出超导性。在零磁场下，在量子点的库仑阻塞区的电荷稳定性图测量中观察到了定义明确的库仑钻石和近藤效应。在有限的、足够强的磁场作用下，在相同的库仑阻塞区观察到零偏压电导峰结构。研究发现，无论量子点中准粒子占据数的奇偶性如何，在多个连续的库仑菱形中都存在零偏压电导峰。此外，我们还发现零偏压电导峰在大多数情况下伴随着两个微分电导峰，形成了三峰结构，偏压两侧峰之间的分离显示出与器件背景库仑电导振荡密切相关的振荡。观察到的零偏压电导峰和相关的三峰结构与基于纳米线的拓扑超导体-量子点-拓扑超导体系统中的Majorana费米子物理的特征一致，其中与量子点相邻的两个Majorana束缚态被杂化成一对能量有限的准粒子态，而另外两个Majorana束缚态保持为零-能量模式位于整个InSb纳米线的两端。
2014-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Enhanced Performance of Short-Channel Carbon Nanotube Field-Effect Transistors Due to Gate-Modulated Electrical Contacts
我们使用数值模拟来分析最近的实验测量的短沟道碳纳米管场效应晶体管与钯接触。我们发现，栅极强烈调制的接触特性，这种效果是不同的肖特基势垒碳纳米管晶体管中观察到的。通过栅极对接触的这种调制允许实现短沟道的优异亚阈值摆动，以及改进的缩放行为。这些结果进一步阐明了碳纳米管-金属接触的行为，并应在高性能碳纳米管电子学的优化有用。
2012-05-01 cond-mat.mes-hall
Hard superconducting gap in InSb nanowires
通过优化InSb纳米线与NbTiN超导体之间的界面均匀性并实现无势垒接触，成功诱导出硬超导能隙，且在约0.5特斯拉磁场下仍保持超电流，为拓扑超导和量子计算提供了实现路径。
2024-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Conductance Quantization in Schottky-gated Si/SiGe Quantum Point Contacts
我们报道了肖特基栅强限制Si/SiGe量子点接触（QPC）的制备和电子输运特性。在零磁场和T= 450 mK时，QPC电导作为门电压的函数，以e^2/h为单位进行量化，表明通过似乎缺乏自旋和谷简并的1D模式的输运。
2006-09-06 cond-mat.mes-hall
Imaging the lateral shift of a quantum-point contact using scanning-gate microscopy
我们在量子点接触上进行扫描门显微术。它被定义在AlGaAs/GaAs异质结构的高迁移率二维电子气中，产生弱无序势。扫描尖端的杠杆臂明显小于定义量子点接触导电通道的分裂门的杠杆臂。我们能够观察到，当施加不对称的栅极电压时，导电沟道在实空间中发生移位。观察到的变化是一致的运输数据和数值估计。
2011-09-07 cond-mat.mes-hall
Superconducting Quantum Interference Devices based on InSb nanoflag Josephson junctions
NEST, Istituto Nanoscienze-CNR and Scuola Normale Superiore（纳米科学研究所-国家研究委员会与比萨高等师范学院）；Dipartimento di Fisica, Università di Genova（热那亚大学物理系）；CNR-SPIN（国家研究委员会自旋物理中心）
本文制备并研究基于 InSb 纳米旗约瑟夫森结的 SQUID，通过栅压调控干涉与高次谐波效应，测得低磁通噪声并验证其纳米磁测潜力。
2025-04-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
