Coherent Epitaxial Semiconductor-Ferromagnetic Insulator InAs/EuS Interfaces: Band Alignment and Magnetic Structure
混合超导体-铁磁绝缘体异质结构由于其可调谐的电子输运、自维持的杂散场和局部邻近的磁交换而引起人们的兴趣。在这项工作中，我们提出了晶格匹配的半导体-铁磁绝缘体InAs/EuS异质结的混合外延，并分析了原子尺度的结构，以及它们的电子和磁性特性。发现InAs/EuS界面处的费米能级接近于InAs导带和EuS的带隙，从而保持了半导体性质。中子和X射线反射率的测量表明，铁磁成分主要是本地化的EuS薄膜与抑制的EuS层中最接近的InAs的Eu力矩。在相邻的InAs层的诱导矩没有检测到，虽然我们的从头计算表明在InAs层的小交换场。这项工作向实现高质量的半导体-铁磁绝缘体混合体迈出了一步，这是在没有外部磁场的情况下开发各种量子和自旋电子学应用的关键要求。
2019-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Anomalous Fraunhofer Interference in Epitaxial Superconductor-Semiconductor Josephson Junctions
研究了基于InAs/InGaAs异质结的超导-半导体-超导（SNS）结中的临界电流随垂直磁场和面内磁场的变化规律.这种材料系统由于其非常好的超导体-半导体耦合以及半导体中的大自旋轨道相互作用和g因子而引起人们的兴趣。薄的外延Al允许在不破坏超导性的情况下施加大的面内场。对于垂直于结的场，通量聚焦会导致临界电流模式中的非周期性节点间距，称为夫琅和费模式，类似于光学中的相关干涉效应。添加一个面内场会在图案中产生两个进一步的异常。首先，高阶节点被系统地加强，表明电流沿设备的边缘流动，作为由诱导的磁通偶极子驱动的Andreev状态的限制的结果;第二，在干扰中出现的不对称性取决于场的方向和幅度。提出了一个模型，显示出良好的协议与实验，阐明通量聚焦，塞曼和自旋轨道耦合，以及在产生这些效果的障碍的作用。
2016-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anodic Oxidation of Epitaxial Superconductor-Semiconductor Hybrids
我们展示了一种新的制造工艺的混合超导体-超导体异质结构的基础上阳极氧化（AO），允许控制外延铝膜的减薄。在绝缘GaAs衬底上生长的氧化外延Al薄膜的结构和输运研究揭示了空间非均匀性和增强的临界温度和磁场。在具有导电量子阱的混合InAs异质结构上外延Al的氧化显示出类似的增强的超导性质，通过邻近效应转移到二维电子气（2DEG），临界垂直磁场高达3.5 T。通过Al的完全氧化获得使异质结构免于暴露于空气的绝缘AlOx膜。它同时消除了剥离Al的需要，剥离Al会损坏下面的半导体。AO钝化产生的2DEG迁移率比通过湿法蚀刻去除Al的类似器件高两倍。一个AO钝化的霍尔条显示量子霍尔功能出现在2.5 T的横向场，低于薄膜的临界横向场，最终允许透明耦合的量子霍尔效应和超导性。AO减薄和钝化与标准光刻技术兼容，横向分辨率低于50 nm。我们展示了本地图案化的AO通过实现基于磁阻的约瑟夫森结操作高达0.3 T的垂直。
2020-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Pb on InAs nanowires
半导体-超导体混合体被广泛用于实现复杂的量子现象，如拓扑超导性和自旋耦合到库珀对。在高磁场和不断增加的工作温度下的非常规状态需要新的外延匹配的超导体-超导体材料。挑战在于为具有所需固有特性的材料之间的异质结构形成创造有利条件。在这里，我们利用增加的知识，半导体上的金属生长，开发InAs纳米线与外延匹配，单晶，原子平面铅膜沿整个纳米线。这些高度有序的异质结构具有7 K的临界温度和1.25 meV的超导能隙，其在8.5 T下保持坚硬，从而使可用的参数空间增加一倍以上。此外，InAs/Pb岛器件表现出从库珀对到单电子充电的磁场驱动的转变;这是用于拓扑量子计算的先决条件。引入超导体-Pb混合物可能使量子系统阵列能够进入全新的状态。
2020-02-26 cond-mat.mes-hall
Proximity Effect Transfer from NbTi into a Semiconductor Heterostructure via Epitaxial Aluminum
我们展示了转移的超导性能的NbTi-一个大的间隙高临界场超导体-到InAs异质结构通过薄的中间层外延Al。两个设备的几何形状，一个约瑟夫森结和一个栅极定义的量子点接触，被用来表征界面的透明度和两步邻近效应。在约瑟夫森结中，多次Andreev反射揭示了接近1的透明性，具有诱导间隙$Δ^*=0.50~\mathrm{meV}$和临界温度$7.8~\mathrm{K}$。Tunneling光谱产生硬诱导间隙相邻的超导体的$Δ^*=0.43~\mathrm{meV}$与Al和NbTi的子结构特征的InAs。
2016-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Hybrid superconductor-semiconductor systems for quantum technology
超导量子器件提供了出色的连通性和可控性，而半导体自旋量子位以其持久的量子相干性、快速控制以及小型化和缩放的潜力而脱颖而出。在过去的几年里，在将超导电路和半导体器件结合成混合量子系统方面取得了显着进展，该系统受益于两种成分的物理性质。超导腔可以在电子自由度（例如半导体芯片上的单个电子的自旋）之间的长距离上调节量子相干耦合，从而为量子器件提供必要的连接性。半导体量子点中的电子自旋已经达到非常长的相干时间，并且允许快速的量子门操作，同时增加量子效率。我们总结了描述超导-半导体混合量子系统的最新进展和理论模型，解释了这些系统的局限性，并描述了未来实验和理论的不同方向。
2020-04-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superconductor-semiconductor hybrid cavity quantum electrodynamics
单粒子水平的光-物质相互作用通常在原子、分子和光学物理的背景下进行探索。量子信息科学的最新进展使人们有可能探索超导腔中捕获的光子与超导量子比特之间的相干相互作用。半导体中的自旋可以具有非常长的自旋相干时间，并且可以在硅中被隔离，硅是半导体微电子工业的主力材料。在这里，我们回顾了最近的进展，混合“超半”量子系统相干耦合超导腔半导体量子点。我们首先提出了一个概述的基础物理，支配超导腔，半导体量子点的行为，以及它们的相互作用模式。然后，我们调查在该领域的实验进展，集中在最近的演示腔量子电动力学在强耦合制度与单电荷和单自旋。最后，我们广泛地讨论了未来研究的前景。
2019-05-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Light Amplification in Semiconductor-Superconductor Structures
我们研究了超导-超导结构中基于库珀对的双光子增益的新效应，显示了超快双光子放大的宽带增强。我们进一步表明，与超导增强，在适度高的种子强度的双光子增益的贡献接近的单光子增益。建立了单光子和全受激双光子辐射的全量子光学模型。我们的结果提供了新的见解，在超导状态下的非线性光-物质相互作用，包括在双光子超导体的相干控制设备的可能性。理论上证明的效果可以在光电子学和相干控制应用中具有重要意义。
2016-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Andreev Reflection Enhancement in Semiconductor-Superconductor Structures
我们发展了一种新的理论方法，用于模拟各种各样的超导体-超导体结构，具有任意的势垒和空间依赖的超导序参量。我们证明，由于肖特基势垒形状，电导谱不对称。我们进一步表明，Andreev反射过程可以显着增强，通过共振隧穿与适当的势垒配置，它可以将肖特基势垒作为一个有贡献的组件的设备。此外，我们还发现在超晶格结构中也可以实现共振隧穿。这些理论上证明的效果，以及我们的建模方法，使更有效的库珀对注入到超导体-超导体结构，包括超导光电子器件。
2018-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Heterogeneous integration of superconducting thin films and epitaxial semiconductor heterostructures with Lithium Niobate
研究在铌酸锂上异质集成超导电极与半导体量子点，利用超导薄膜作为表面声波谐振器电极实现品质因数三倍提升，并验证了量子点与声子场的耦合及声电控制，为光子与声子间的量子转换提供了可扩展平台。
2023-04-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
On the multifaceted journey for the invention of epitaxial quantum dots
本文以历史视角综述外延半导体量子点约40年的发展历程，涵盖早期发光应用及后续进展，突出结构与方法的多样性，并探讨当前挑战，指出该领域虽成就显著但仍未成熟。
2023-10-10 cond-mat.mes-hall
Probing Andreev reflection reach in semiconductor-superconductor hybrids by Aharonov-Bohm effect
混合纳米结构制造的最新发展允许创建结合半导体和超导体材料的量子干涉仪。我们表明，在这些纳米结构的Aharonov-Bohm效应和Andreev反射的联合现象可以用来确定电子作为一个空穴被逆反射的长度。我们建议利用这一功能探测准粒子的相干长度在超导体-超导体混合的磁导测量。
2019-01-21 cond-mat.mes-hall
Weyl points in the multi-terminal Hybrid Superconductor-Semiconductor Nanowire devices
超导体-半导体纳米线器件的技术在过去几年中在拓扑量子计算的探索中已经成熟。这使得制造更复杂和精密的装置成为可能。我们研究了多端超导-半导体线，以获得另一种拓扑现象的可行性：它们的谱中的外尔奇异性。我们已经发现了丰富的外尔奇点的设备与中间尺寸的电极。我们描述了它们的属性和方式的奇点出现和消失时的设置参数的变化。
2020-10-22 cond-mat.mes-hall
Gate-controlled supercurrent in epitaxial Al/InAs nanowires
超导纳米桥中的门控超电流（GCS）作为一种制造超导场效应晶体管的手段，最近引起了人们的关注。尽管在低功耗和高开关速度的应用中具有明显的优势，但场效应的微观机制仍在争论中。在这项工作中，我们实现了GCS的第一次在外延超导体，这是作为一个外壳上的InAs纳米线。我们表明，在外延铝层中的超电流可以切换到正常状态，通过施加$\simeq\pm$ 23 $\,$ V的底栅绝缘的纳米线的结晶hBN层。我们对GCS的温度和磁场依赖性的广泛研究表明，单独的热电子注入不能解释我们的实验结果。
2021-06-21 cond-mat.mes-hall
Epitaxy of Semiconductor-Superconductor nanowires
控制半导体/金属界面的性质是设计功能和提高电子器件性能的有力方法。近年来，半导体/超导体混合体作为一个重要的例子出现，其中界面原子尺度的均匀性对感应超导能隙的质量起着关键作用。在这里，我们提出了外延生长的超导金属核壳纳米线的分子束外延，一种方法，提供了一个概念上的新路线，以控制电接触的纳米结构和设计设备的专门应用，如拓扑和门控超导电子。我们的材料的选择，InAs/Al，生长与外延匹配的单平面界面，和替代半导体/金属组合，允许外延界面匹配的纳米线进行了讨论。我们制定的连续参数和双晶对称性的一般条款的金属相的晶粒生长动力学。该方法实现了均匀界面的极限，有望解决超导混合结构中的软间隙问题。
2014-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Magnetoconductance Oscillations in Ballistic Semiconductor-Superconductor Junctions
本文讨论了弹道半导体与超导体结中磁导振荡的机理。当界面处同时发生法向反射和Andreev反射时，出现振荡。准粒子的经典回旋运动与磁场引起的相移之间的相互作用是电导振荡的起源。
1999-09-08 cond-mat.mes-hall
Disorder Suppression in Topological Semiconductor-Superconductor Junctions
University of Maryland（马里兰大学）；Joint Quantum Institute（联合量子研究所）
在一个近似的大块超导体中的无序可以散射一个假定的拓扑超导体中的准粒子，并最终破坏拓扑超导态。本文用散射方法和随机矩阵计算方法估计了拓扑约瑟夫森结中无序散射时间。我们发现，从超导体的体的无序散射率，即使在强耦合的限制，抑制在半导体和超导体之间的费米动量的比例。这种无序散射的抑制伴随着在这种半导体/超导体界面处的近乎完美的Andreev反射，这可以用作这种干净的邻近效应的签名。我们还发现，这些结果可以理解的散射的半经典估计。我们讨论在其他系统中的限制，如半导体纳米线的无序散射抑制根据类似的经典估计。
2022-07-11 cond-mat.mes-hall
Superconducting proximity effect in epitaxial Al-InAs heterostructures
半导体基约瑟夫森结为研究邻近效应提供了一个平台，因为它可以通过栅极电压调节结的特性，并可以大规模制造复杂的约瑟夫森电路。近年来，利用InAs弱连接与外延铝接触的约瑟夫森结除了提高制造工艺的可靠性之外，还提高了正常电阻与临界电流的乘积$I_cR_N$。在这里，我们研究了类似的器件与外延接触，发现大的超导和大量的产品$I_cR_N$在我们的结。然而，当我们将这些样品与更高迁移率的样品在过电流和正常电阻的乘积$I_{ex}R_N$方面进行比较时，我们发现了显著的差异。在低迁移率器件中，过电流可以忽略不计，而在高迁移率样品中，过电流很大且与栅电压和结长无关。这表明，即使两种样品类型都具有外延接触，只有高迁移率的样品具有高透明度界面。在高迁移率短结中，我们观察到半导体弱连接中的$I_cR_N/Δ\sim 2.2$和$I_{ex}R_N/Δ\sim 1.5$值。
2019-01-09 cond-mat.mes-hall
Epitaxial Growth of a Single-Crystal Hybridized Boron Nitride and Graphene layer on a Wide-Band Gap Semiconductor
二维（2D）材料的垂直和横向异质结构为2D材料的物理和应用的开创性研究铺平了道路。通过化学气相沉积（CVD）在单晶金属或金属箔上制备了混杂的六方氮化硼（h-BN）和石墨烯横向结构（异质2D结构）。然而，一旦在金属上制造，h-BN/石墨烯横向结构就需要用于器件应用的附加转移过程，如对于在金属箔上生长的CVD石墨烯所报道的。在这里，我们证明了单晶h-BN/石墨烯横向结构可以在宽禁带半导体SiC（0001）上外延生长。首先，在850 oC下，使用环硼氮烷分子在Si封端的SiC衬底上生长了具有与块状SiC相同取向的单晶h-BN层。其次，当在真空中加热到1150 ℃以上时，h-BN层被部分去除，随后被石墨烯域取代。有趣的是，这些石墨烯域具有与h-BN层相同的取向，从而在整个样品区域上产生单晶h-BN/石墨烯横向结构。对于高于1600 ℃的温度，单晶h-BN层完全被单晶石墨烯层取代。利用低能电子衍射、角分辨光电子能谱和扫描隧道显微镜分别研究了h-BN/石墨烯横向结构的晶体结构、电子能带结构和原子结构。在宽禁带半导体衬底上制造的h-BN/石墨烯横向结构可以直接应用于器件，而无需进一步的转移过程，如对于SiC衬底上的外延石墨烯所报道的。
2015-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrostatic effects and topological superconductivity in semiconductor-superconductor-magnetic insulator hybrid wires
研究了静电场对超导体-磁绝缘体混合结构中磁绝缘体和半导体导线之间邻近效应的影响。通过使用混合系统的有效模型进行自洽Schr $\ddot{\rm o}$ dinger-Poisson计算，我们发现在具有磁性绝缘体和超导体的重叠层的导线中，与拓扑超导性的出现一致的大的有效塞曼场出现在大的参数窗口内，而不是在非重叠结构中。我们表明，这种行为基本上是静电效应的结果，确定附近的超导体-磁性绝缘体界面的低能量波函数的振幅。
2020-11-03 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit Energies in Etch-Confined Superconductor-Semiconductor Nanowires
本文报道了准一维（1D）Al-InAs纳米线的磁输运测量结果，该纳米线是通过刻蚀混合超导体-半导体二维电子气（2DEG）制备的。超导能隙上方的隧道光谱测量提供了识别与受限1D区域相关联的1D子带的手段。将数据拟合到包括自旋轨道相互作用（SOI）的不同分量的模型，揭示了它们的强度，这对于评估超导体-半导体2DEG实现马约拉纳量子比特的适用性是有意义的。
2021-11-24 cond-mat.mes-hall
Epitaxially Driven Phase Selectivity of Sn in Hybrid Quantum Nanowires
混合半导体/超导体纳米线构成了一个普遍的平台，用于研究栅极可调超导性和拓扑行为的出现。它们的低维性和晶体结构的灵活性促进了新型异质结构的生长和有效的材料优化，这是精确构建复杂的多组分量子材料的关键先决条件。在这里，我们提出了一个广泛的优化锡生长的InSb，InAsSb和InAs纳米线。我们演示了半导体的生长条件和晶体结构/对称性如何驱动半金属$\mathrm{α-Sn}$或超导$\mathrm{β-Sn}$的形成。对于InAs纳米线，我们获得了纯相的超导$\mathrm{β-Sn}$壳。然而，对于InSb和InAsSb纳米线，初始外延$\mathrm{α-Sn}$相演变成共存的$\mathrmα$和$\mathrmβ$相的多晶壳，其中$β/α$体积比随着Sn壳厚度而增加。这些纳米线是否表现出超导性关键取决于$\mathrm{β-Sn}$含量。因此，这项工作提供了关键的见解Sn相位控制在各种半导体，与后果的超导混合适合产生拓扑系统的产量。
2023-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Recent progress on Majorana in semiconductor-superconductor heterostructures--Engineering and detection
本文综述了在半导体-超导体异质结构中工程实现与探测马约拉纳零能模的最新进展，并简要介绍了基于混合纳米线的拓扑量子计算方案。
2023-04-13 cond-mat.mes-hall
Hybrid high-temperature superconductor-semiconductor tunnel diode
我们报告的混合高Tc超导体半导体隧道结的演示，使新的跨学科的凝聚态研究的方向。该器件是由我们新开发的机械键合技术，导致高Tc半导体平面结作为超导隧道二极管。Bi 2Sr 2CaCu 2 O 8 +δ与体GaAs或GaAs/AlGaAs量子阱结合的混合结的隧道光谱表征显示出过电压和非线性-与d波超导体-正常材料结的理论预测非常一致，并且与扫描隧道显微镜获得的光谱相似。使用Bi 2Sr 2CaCu 2 O 8 +δ与石墨或Bi 2 Te 3组合来展示额外的结。我们的研究结果为非常规超导研究，新材料和量子技术应用的新方法铺平了道路。
2013-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Hybrid superconductor-semiconductor nanowire junctions as useful platforms to study Majorana bound states
一维拓扑超导的最有前途的平台之一是基于具有强自旋轨道耦合（SOC）的半导体纳米线，其中s波超导性由邻近效应诱导，并且外部塞曼场驱动系统进入拓扑超导相，其中Majorana束缚态（MBS）在线的末端。在过去的几年里，这个想法导致了大量的重要实验中的混合超导体半导体系统，其中的主要签名是一个紧急的零偏置峰（ZBP）的微分电导塞曼场的增加。本论文的重点是研究的半导体纳米线与Rashba SOC的混合超导半导体结。我们强调的重要性，采用混合超导半导体纳米线结对明确检测MBSbeyond零偏置异常。
2017-03-22 cond-mat.mes-hall
All-electrical spectroscopy of topological phases in semiconductor-superconductor heterostructures
在超导体附近的半导体已经被提出来支持相托管马约拉纳束缚态。当系统发生拓扑相变时，谱隙关闭，然后重新打开，准粒子带自旋极化反转。我们专注于两个范例的超导体-超导体异质结，并提出了一个全电子光谱探针敏感的自旋反转的拓扑转变。由于半导体中强的Rashba自旋轨道耦合，我们的建议依赖于与时间相关的电场与电子自旋的间接耦合。我们分析了线性响应理论的动态关联函数，并证明了一些组件的磁化率可以用来检测非平凡的拓扑相位。
2020-08-22 cond-mat.mes-hall
Large non-reciprocal propagation of surface acoustic waves in epitaxial ferromagnetic/semiconductor hybrid structures
声音的非互易传播，即沿着相反方向行进的声波的不同传输，对于实现像声学隔离器和循环器这样的设备是具有挑战性的要求。在这里，我们证明了有效的非互易传输的表面声波（SAW）沿相反的方向传播的GaAs衬底上涂有外延Fe $_3$ Si膜。这种非互易性是由声表面波应变场和铁磁薄膜中自旋波之间的磁弹性（ME）相互作用引起的声衰减引起的，声衰减取决于声表面波的传播方向，并且可以通过外部磁场的幅度和方向来控制。声传输的非互易性，定义为在ME谐振下向前和向后传播的传输的声功率之间的差异，达到高达20%的值，这是，据我们所知，最大的非互易性报告的SAW沿着由铁磁膜覆盖的半导体压电基板行进。实验结果很好地占ME相互作用的模型，这也表明，非互易性可以进一步提高通过优化的样品设计。这些结果使Fe $_3$ Si/GaAs成为实现高效非互易SAW器件的一个有前途的平台。
2020-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Robust coupling of superconducting order parameter in a mesoscale NbN-Fe-NbN epitaxial structure
我们报道了一种非传统的和有前途的方法，自组装分布式超导体-铁磁-超导体（S-F-S）约瑟夫森结的单晶[100] MgO。这些结构由覆盖有不同厚度的超导NbN膜的Fe的[110]外延纳米片组成。S-F-S结构的特征在于对于面内和面外磁场的强磁阻（MR）各向异性。较强的面内MR表明S-F-S结的退相干，其临界电流分别对T_（Tc）和T<<Tc服从（1-T/Tc）~（1/2）关系，这与这种结中的超电流输运理论是一致的。
2009-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Photon Bell-State Analysis Based on Semiconductor-Superconductor Structures
我们提出了一个紧凑和高效的方案，完整的贝尔态分析使用的超导邻近区的半导体雪崩光电二极管的双光子吸收。单光子跃迁到导带中超导的基于库珀对的凝聚体是被禁止的，而双光子跃迁是允许的，并且被超导性强烈增强。这种基于库珀对的双光子吸收导致了对特定纠缠态的强探测偏好。我们的分析表明，所需的贝尔状态的高检测纯度与可忽略不计的错误检测概率。理论上证明的概念可以为先进的量子信息方案的实际实现铺平道路。
2017-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Comparing tunneling spectroscopy and charge sensing of Andreev bound states in a semiconductor-superconductor hybrid nanowire structure
Andreev束缚态（ABS）的输运研究由于充电效应和超导性的相互作用而变得复杂。在这里，我们比较运输方法ABS光谱在超导体岛的电荷传感方法的基础上集成的射频单电子晶体管。方法的一致性表明，快速，非侵入性的电荷传感允许准确的定量测量ABS，同时避免了一些复杂的运输。
2021-05-19 cond-mat.mes-hall
Quantized conductance doubling and hard gap in a two-dimensional semiconductor-superconductor heterostructure
将二维（2D）半导体异质结构耦合到超导体的前景开辟了新的研究和技术机会，包括介观超导性，可扩展超导电子学和新的物质拓扑状态中的基本问题。例如，实现拓扑物质的一种途径是将具有强自旋轨道相互作用的2D电子气（2DEG）耦合到s波超导体。先前沿着这些路线的努力受到界面无序和不稳定门控的阻碍。在这里，我们报告的测量可门InGaAs/InAs 2DEG图案化外延铝，产生多层器件与原子原始半导体和超导体之间的接口。利用表面栅形成量子点接触（QPC），在隧穿区发现了一个硬超导能隙，克服了二维超导体-半导体混合系统中的软能隙问题.当QPC处于开放状态时，我们在4e^2/h处观察到第一个电导平台，这与理论上对正常QPC超导体结构的预期一致。硬带隙超导体-超导体系统的实现提供了一种用于低耗散电子学和拓扑量子信息的可扩展多组分混合系统的制造方法。
2016-11-29 cond-mat.mes-hall
Conductance of a Semiconductor-Superconductor junction in high magnetic field
研究了高磁场中二维超导体（S）器件的电导$G$：计算了$G(ν)$。当二维电子气中的回旋直径大于二维电子气-S表面的宽度时，由于准粒子在表面的Aharonov-Bohm型干涉，$G(ν)$成为非单调函数。在结的某些参数下，电导随$ν$振荡。
2001-02-11 cond-mat.mes-hall
Manipulation of a two-photon pump in superconductor - semiconductor heterostructures
我们研究了夹在两个超导导线之间的pn结的光子统计、纠缠和压缩，并表明这种电驱动的光子泵产生了相关和纠缠的光子对。特别是，我们证明了在正交振幅的发射光的波动的压缩可以通过改变超导体的序参量的相对相位来操纵。这揭示了超导态的宏观相干性如何被用来调整双光子态的性质。
2014-03-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Signatures of Majorana fermions in hybrid superconductor-semiconductor nanowire devices
马约拉纳费米子是与它们自己的反粒子相同的粒子。理论上预测它们存在于拓扑超导体中。我们报告的电气测量InSb纳米线接触一个正常的（金）和一个超导电极（NbTiN）。栅极电压改变电子密度，并在正常和超导接触之间限定隧道势垒。在存在的磁场的顺序为100 mT，我们观察绑定，中间的间隙状态在零偏置电压。即使当磁场和栅极电压在相当大的范围内变化时，这些束缚态仍然固定为零偏置。我们的观察结果支持Majorana费米子在纳米线耦合到超导体的假设。
2012-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Equilibrium circular photogalvanic effect in a hybrid superconductor-semiconductor system
用频率低于半导体带间跃迁能量的圆偏振光照射混合超导体-超导体系统，可以在其中感应出直流电流。在光束无法产生真正的电子-空穴激发的条件下，这种现象让人想起静态磁场中的迈斯纳效应。这种效应可以应用于腔光子和超导量子线路的结合系统中。
2011-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Optimizing the topological properties of stacking semiconductor-ferromagnet-superconductor heterostructures
我们研究了一个平面超导体-超导体异质结构的电子性质，在该异质结构中，一个薄的铁磁绝缘层位于其间，并作为一个自旋过滤屏障。我们发现，在这样的系统中，可以同时增强所有三个重要的诱导物理量的强度，即，Rashba自旋-轨道耦合、交换耦合和超导配对势。我们的研究结果表明，这种堆叠的设备的几何形状相比，传统的设备的具体优势。我们进一步讨论了如何优化异质结的几何参数，并补充我们的数值模拟与分析计算。
2022-02-14 cond-mat.mes-hall
Zero-Energy Modes from Coalescing Andreev States in a Two-Dimensional Semiconductor-Superconductor Hybrid Platform
我们调查零偏压电导峰，所产生的聚结亚间隙Andreev状态，符合新兴的马约拉纳零模式，在混合超导体超导导线定义在一个二维的InAs/Al异质结构，使用自上而下的光刻和门控。测量结果表明，硬超导能隙，弹道隧道接触，和面内临界场高达$3$ ~T。自顶向下光刻允许复杂的几何形状，分支结构，和简单的缩放多组分器件相比，从组装的纳米线制成的结构。
2017-10-27 cond-mat.mes-hall
Ballistic reflection at a side-gate in a superconductor-semiconductor-superconductor structure
我们已经制作了一个亚微米尺寸的结构组成的InAs基的2DEG，两个窄的Nb引线和一个栅极，其中的非相反的超导接触之间的间接弹道输运可以通过施加到栅极的电压来控制。这种新型的可调结可用于应用，并允许与传输机制相关的几个基本问题进行研究。在这方面进行的实验的第一结果。
2000-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconductor-semiconductor magnetic microswitch
本文介绍一种混合超导体--二维电子气微器件。其工作原理是基于抑制超导体-半导体界面处的Andreev反射，该反射是由放置在结构顶部的铁磁条产生的磁屏障引起的。器件开关的预测与字段高达一些mT和几GHz的工作频率，使其有前途的应用范围从微型开关和存储单元的磁场鉴别。
2006-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Subband occupation in semiconductor-superconductor nanowires
子带占有率（即半导体中被占据的子带或能级的数量）是表征超导体-半导体混合系统在搜索非阿贝尔马约拉纳零模的上下文中的拓扑性质的关键物理参数。通过自洽求解半导体纳米线传导电子的薛定谔-泊松方程，从理论上研究了半导体纳米线器件的子带占据随外加栅电位、超导体-超导体（SM-SC）功函数差和表面电荷密度的变化.现实的表面电荷密度，这是负责带弯曲，显着增加被占用的子带的数量，使得它很难或不可能达到一个政权，只有几个子带被占用。我们还表明，子带之间的能量分离显着减少，在许多被占用的子带的制度，具有高度有害的后果，实现和观察强大的马约拉纳零模式。因此，实现强大的拓扑超导性和马约拉纳零模式的要求应该包括一个较低的化学势值，符合占领只有几个子带。最后，我们表明，暴露的纳米线刻面上的局部态密度提供了一个强大的工具，用于识别一个政权与许多占用的子带，并能够提供额外的关键信息，马约拉纳物理学的可行性在超导体超导设备。在我们的工作中，我们解决了目前实验感兴趣的InAs/Al和InSb/Al超导纳米线混合系统。
2019-10-10 cond-mat.mes-hall
Crossover of Ising- to Rashba-Type Superconductivity in Epitaxial Bi2Se3/Monolayer NbSe2 Heterostructures
一个拓扑绝缘体（TI）与一个s波超导体的接口已经被预测拥有一种不寻常的超导形式，称为拓扑超导（TSC）。分子束外延（MBE）是大规模制备TI/超导体异质结的主要方法。虽然已经实现了在s波超导体上生长外延TI膜，但合成原子级薄的TI/超导体异质结构仍然是一个突出的挑战，这对于工程TSC相至关重要。在这里，我们使用分子束外延生长Bi 2Se 3薄膜的单层NbSe 2上的控制厚度，并进行原位角分辨光电子能谱和异位磁输运测量这些Bi 2Se 3/单层NbSe 2异质结。我们发现，在Bi_2Se_3/单层NbSe_2异质结构中，Rashba型体量子阱带和自旋非简并表面态的出现与超导电性的面内上临界磁场的显著抑制相一致.这是从伊辛到拉什巴型超导配对的交叉的签名，通过改变Bi 2Se 3膜厚度引起的。我们的工作开辟了一条新的途径，探索一个强大的TSC相在TI/Ising超导体异质结构。
2022-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Topological superconductivity in tripartite superconductor-ferromagnet-semiconductor nanowires
出于最近的实验寻找马约拉纳零模式在三方半导体纳米线与外延超导体和铁磁绝缘体层，我们探讨了拓扑超导性的出现在这样的设备的三个组成部分的范例安排。考虑到磁性和超导性之间的竞争，我们自洽地处理超导性，并在直接波函数方法内描述电子性质，包括超导和铁磁邻近效应。我们的结论是，拓扑超导性最可行的机制依赖于超导体-半导体-铁磁安排的成分，其中自旋分裂和超导性是独立诱导在半导体中的接近和超导性是只有微弱的铁磁绝缘体的影响。
2020-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Skyrmion spin texture in ferromagnetic semiconductor-superconductor heterostructures
我们提供了一个推导的自旋Skyrmion数分类的二维拓扑超导体从铁磁和Rashba自旋轨道耦合超导体异质结构。我们表明，在非平凡的拓扑相，其特征在于一个非零的陈数，总是有一个拓扑自旋纹理的占用带所代表的Skyrmion数。Skyrmion数具有物理直观和使用自旋敏感能带结构成像技术直接测量的优点。此外，我们表明，Skyrmion分类可以扩展到等效的一维拓扑超导体。
2014-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topological superconductivity in semiconductor-superconductor-magnetic insulator heterostructures
混合超导-半导体异质结构是实现拓扑超导体和探索马约拉纳束缚态物理的重要平台。最近的实验进展的动机，我们从理论上研究如何磁绝缘体提供了一种替代使用外部磁场达到拓扑政权。我们考虑不同的设置，其中：（1）磁性绝缘体在超导体中诱导交换场，这导致通过邻近效应在半导体中分裂，以及（2）磁性绝缘体充当超导体和半导体之间的自旋过滤隧道势垒。我们表明，在超导体中的自旋分裂单独不能诱导在半导体的拓扑转变。为了克服这一限制，我们建议使用自旋过滤屏障，增强磁交换，并提供了一个拓扑相变的机制。此外，自旋相关隧穿引入了对能带对准的强烈依赖，这在量子限制系统中可能是至关重要的。与需要外部磁场的先前设备相比，该机制打开了通向拓扑导线网络的路线，其中对设备几何形状的约束更少。
2021-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson coupling through one-dimensional ballistic channel in semiconductor-superconductor hybrid quantum point contacts
研究了由In $_{0.75}% $ Ga $_{0.25}$ As窄沟道与Nb邻近电极构成的超导量子点接触。窄沟道是在InGaAs/InAlAs/InP异质结的栅极安装收缩中形成的，该异质结承载二维电子气。当沟道开口随栅极变化时，约瑟夫森临界电流呈现出离散化的变化，该变化是由沟道中的横向动量的量化引起的。约瑟夫森临界电流的量子化持续到单通道制度，提供了一个明确的演示半导体-超导体混合约瑟夫森结只涉及一个单一的弹道通道。
2014-04-22 cond-mat.mes-hall
Weyl points in systems of multiple semiconductor-superconductor quantum dots
作为一个类比的外尔点在k-空间中，我们搜索的能级关闭在一个单一的点作为一个函数的三维参数空间。这样的点是拓扑保护的意义上，任何扰动的两个级别的子系统可以通过调整控制参数进行校正。我们发现参量控制的Weyl点在超导量子点中普遍存在，并且它们与Majorana零模有着密切的联系。本文介绍了几种具有参数控制Weyl点的超导量子点器件。此外，我们展示了如何通过电导测量实验观察到这些点。
2019-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
InAs/MoRe hybrid semiconductor/superconductor nanowire devices
实现能够在强磁场存在下在半导体中邻近诱导大能隙的超导体是半导体/超导体混合材料在未来量子信息技术中应用的主要目标。在这里，我们研究的性能组成的InAs纳米线的电接触的铼-铼（MoRe）超导合金的设备。MoRe薄膜的相变温度约为10 K，临界磁场超过6 T.正常/超导体设备使隧道光谱的相应的诱导超导性，这是保持高达~10 K，和MoRe的约瑟夫森设备表现出超电流和多个Andreev反射。我们确定了一个诱导的超导能隙低于预期的转变温度，并观察在有限的磁场间隙软化。这些可能是基于大间隙II型超导体的混合体的共同特征。这些结果鼓励进一步开发基于MORE的混合动力车。
2022-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Majorana Fermions in Periodically Driven Semiconductor-Superconductor Heterostructure
我们提出了一种在周期性驱动的超导体-超导体异质结边缘产生马约拉纳费米子的新方法。本文用Floquet理论计算了周期驱动异质结的准能谱。当忽略不同准能布里渊区之间的相互作用时，当驱动振幅与驱动频率之比大于最小值时，在异质结构的每一边都可以产生一个马约拉纳费米子.此外，当考虑准能区最近布里渊区之间的相互作用时，我们用驱动频率的下限来限制上述产生马约拉纳费米子的条件。我们还讨论了在周期性驱动的异质结中产生马约拉纳费米子的实验方案。
2013-06-17 cond-mat.mes-hall
Progress in superconductor-semiconductor topological Josephson junctions
本文综述了超导体-半导体拓扑约瑟夫森结在实现 Majorana 束缚态方面的进展，指出最终验证需通过非阿贝尔编织与融合实验。
2024-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The effect of the Abrikosov vortex phase on spin and charge states in magnetic semiconductor-superconductor hybrids
我们探讨了利用II型超导体中Abrikosov涡旋所携带的非均匀磁场来局域化附近磁性半导体量子阱中自旋极化织构的可能性。我们展示了如何塞曼诱导的本地化引起的一个单一的漩涡确实是可能的，并使用这些结果来调查的磁性半导体的输运性质的周期性的漩涡阵列的效果。特别是，我们发现了一个非常规的量子霍尔制度，并预测直接可测试的实验结果，由于存在的周期性自旋极化结构诱导的超导涡旋晶格的磁性半导体。
2006-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Andreev scattering and conductance enhancement in mesoscopic semiconductor-superconductor junctions
研究半导体-超导体混合结构中介观效应的一个固有困难是在界面处经常形成大的肖特基势垒。在改善超导体与半导体异质结构的二维电子气（2DEG）之间的接触方面已经投入了大量的技术努力，并且近年来这对于例如GaAs-Al、GaAs-In和InAs-Nb结已经成为可能。这一发展促使定量的理论模型的样品特定的传输特性。我们的工作的目的是模拟弹道2DEG-S接口的正常区域中的QPC的导电性能，并考虑到由于弱肖特基势垒和/或非匹配的费米特性的半导体和超导体的散射。
1999-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Epitaxial aluminium-nitride tunnel barriers grown by nitridation with a plasma source
利用在10^{-3}~ 10^{-1} mbar压力范围内工作的电感耦合等离子体源的远程氮等离子体，实现了具有氮化铝势垒的高临界电流密度（10 ~ 420 kA/cm ^2）超导体-绝缘体-超导体隧道结。我们发现一个更好的再现性和控制相比，以前的工作。从电流-电压特性和横截面TEM图像可以推断，与常用的AlOx势垒相比，多晶AlN势垒的跨导更加均匀，从而在高临界电流密度下具有更好的质量。
2007-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Shadow epitaxy for in-situ growth of generic semiconductor/superconductor devices
均匀、无缺陷的晶体界面和表面是实现高性能纳米器件的关键因素。一个相关的例子是，使用半导体/超导体电子器件的栅极可调和拓扑超导性的进展目前建立在从外延砷化铟/铝异质结构获得的硬邻近诱导超导能隙上。器件的制造需要选择性蚀刻工艺;这些工艺仅存在于InAs/Al混合物中，排除了使用其他潜在的优越材料组合。我们提出了一个晶体生长平台-基于三维结构的生长基板-这使得合成半导体纳米线的混合原位图案化的超导壳。该平台消除了对蚀刻的需要，从而能够完全自由地选择混合成分。我们认识到并验证了超导混合器件中最常用的架构，发现与蚀刻器件相比，产量和静电稳定性增加，以及弹道超导性的证据。除了铝之外，我们还提供基于钽、铌和钒的混合器件。这是手稿的提交版本。可从Advanced Materials获得公认的同行评审版本：http://doi.org/10.1002/adma.201908411上一篇标题：用于通用半导体/超导体器件原位生长的阴影光刻
2020-05-08 cond-mat.mes-hall
Spin-polarized transport and Andreev reflection in semiconductor/superconductor hybrid structures
结果表明，自旋极化电子在半导体/超导体（Sm/S）混合结构中的传输敏感地依赖于自旋极化的程度以及界面处的电势和自旋翻转散射的强度.我们表明，增加费米速度失配的Sm和S区域可以导致增强的结的透明度中存在的自旋极化。我们发现，在超导能隙处的Andreev反射振幅是自旋极化强度的一个可靠的度量，它与超导体的势散射、自旋翻转散射和费米速度的强度无关.
1999-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
