Planar Josephson Tunnel Junctions in a Transverse Magnetic Field
传统上，自从1962年约瑟夫森效应被发现以来，平面约瑟夫森隧道结的磁衍射图案一直是用在结平面内施加的场来记录的。在这里，我们讨论了静态结在横向磁场中的性质，其中由结的几何形状和配置的电极施加的退磁效果是重要的。测量了不同几何形状、尺寸和临界电流密度的铌基高质量平面结的临界电流与磁场的关系，结果表明，在实际应用中，采用横向磁场比面内场更有利于抑制约瑟夫森隧道电流和费斯克共振。
2007-11-15 cond-mat.supr-con
High-Quality Planar high-Tc Josephson Junctions
用离子辐照的简单两步工艺制备了可重复的高Tc约瑟夫森结。微桥（1到5？m宽）的第一个设计的离子辐照的c轴取向的YBa2Cu3O7-？通过金掩模的膜，例如未保护的部分，变得绝缘。一个较低的Tc的部分，然后通过一个低得多的能量密度通过一个狭窄的狭缝（20纳米），在标准的电子光致抗蚀剂开放的照射桥内定义。这些平面结，其设置可以微调，表现出可再现的和接近理想的约瑟夫森特性。这个过程可以用来制造复杂的约瑟夫森电路。
2005-06-30 cond-mat.supr-con
Crystalline Anisotropic Topological Superconductivity in Planar Josephson Junctions
从理论上研究了自旋轨道耦合和面内磁场作用下相控平面约瑟夫森结拓扑相变的晶体各向异性。它示出了如何拓扑超导性（TS）是由磁场和相对于其晶轴的结的取向之间的相互作用的影响。这种相互作用可以用于以受控方式在不同对称类之间进行电调谐，从而优化平面约瑟夫森结中马约拉纳束缚态的稳定性和局部化。我们的研究结果可以用来作为一个指南，实现最有利的条件时，工程TS在平面JJ，可以是特别相关的设置包含非共线的路口，已被提出用于执行编织操作的多个马约拉纳对。
2021-02-24 cond-mat.supr-con
Field-free superconducting diode effect in noncentrosymmetric superconductor/ferromagnet multilayers
二极管效应是电子器件的基础，广泛应用于整流器和AC-DC转换器。然而，在低温下，常规半导体二极管具有高电阻率，这在操作期间产生能量损耗和加热。超导二极管效应（英语：Superconducting diode effect，缩写为超导二极管效应），依赖于超导体中反转对称性的破缺，可以缓解这一障碍：在一个方向上，零电阻的超导电流可以流过二极管，但对于电流的相反方向，器件进入正常状态，具有欧姆电阻。磁场的应用可以在具有极性结构的Nb/V/Ta超晶格中、在具有钉扎中心的不对称图案的超导器件中、或者在具有诱导涡旋的超导体/铁磁体混合器件中诱导双极。对外部磁场的需要限制了它们的实际应用。最近，在NbSe 2/Nb 3Br 8/NbSe 2结中观察到了无场双折射，它源于由Nb 3Br 8势垒和相关联的NbSe 2/Nb 3Br 8界面诱导的非对称约瑟夫森隧穿。在这里，我们提出了另一种实现零场双折射使用非中心对称[Nb/V/Co/V/Ta]20多层膜。磁性层提供了必要的对称性破缺，我们可以通过调整结构参数（如组成元素、薄膜厚度、堆叠顺序和重复次数）来调整磁性层。我们通过铁磁层的磁化方向来控制磁层的极性。在这项工作中使用的牺牲堆叠结构，是特别感兴趣的，因为它们是与微加工技术兼容，并可以与设备，如约瑟夫森结集成。因此，本工作中提出的无能量损失的SDES可以实现具有超低功耗的新型非易失性存储器和逻辑电路…
2022-06-01 cond-mat.supr-con
Planar Josephson Tunnel Junctions in an Asymmetric Magnetic Field
我们分析了由非均匀外部磁场在平面约瑟夫森隧道结的末端施加的非对称边界条件所产生的后果，并预测了一些可测试的签名。当结长$L$小于其约瑟夫森穿透深度$λ_j$时，静态分析计算会导致类似菲涅耳的磁衍射图案，而不是均匀场的典型的夫琅和费图案。数值模拟允许调查中间长度（$L\approx λ_j$）和长（$L>λ_j$）结。我们考虑均匀和$δ$形偏置分布。我们还推测，利用该系统的独特的静态性能的基础实验和设备的可能性。
2010-06-01 cond-mat.supr-con
Anomalous Gilbert Damping and Duffing Features of the SFS {\boldmath $φ_0$} Josephson Junction
我们展示了$φ_0$约瑟夫森结在小自旋轨道相互作用、约瑟夫森磁能比和吉尔伯特阻尼下的相动力学、IV特性和磁化动力学的不寻常特征。特别地，发现铁磁共振频率随Gilbert阻尼的增加而发生反常移动，铁磁共振曲线表现出Duffing振子行为，反映了Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程的非线性性质.通过对LLG方程各项的数值分析，得到了一个既能体现阻尼效应又能体现Duffing振子特性的近似方程。所得到的Duffing方程以一种特殊的方式在耗散项和回复力之间加入了Gilbert阻尼。本文提出了一种共振法测定非中心对称材料中自旋轨道相互作用的方法，这种材料在$φ_0$结中起势垒作用。
2021-08-25 cond-mat.supr-con
Effect of nearby Pearl vortices upon the $I_c$ vs $B$ characteristics of planar Josephson junctions in thin and narrow superconducting strips
在本文中，我展示了如何计算附近的珍珠涡或反涡后的临界电流$I_c(B)$的效果时，垂直磁感应$B$被施加到一个平面约瑟夫森结的宽度$W$远小于珍珠长度$Λ= 2λ^2/d$，其中$λ$是伦敦穿透深度和$d$是厚度（$d < λ$）的长，薄的超导带。理论结果提供了一个定性的解释不寻常的功能最近观察到的实验Golod {PDMATHAMT等}。\cite{Golod10}在具有类似几何形状的设备中。
2011-09-07 cond-mat.supr-con
Planar Superconductor-Ferromagnet-Superconductor Josephson junctions as scanning probe sensors
我们提出了一种新型的磁扫描探针传感器，基于一个单一的平面约瑟夫森结与磁势垒。平面几何形状与屏障的高磁导率一起有助于将通量集中在结中，从而增强传感器的灵敏度。因此，它可以在磁场灵敏度和在一个扫描方向上的空间分辨率方面优于相同尺寸的SQUID。我们制作和实验分析传感器原型与超顺磁性CuNi和铁磁性Ni屏障。我们证明，平面几何形状可以很容易地小型化到纳米尺度，有利于有效利用的自场现象放大的灵敏度和一个简单的实施反馈操作的控制线在一个广泛的动态范围。
2018-06-14 cond-mat.supr-con
Spin analog of the controlled Josephson charge current
我们提出了一个受控的约瑟夫森自旋电流通过两个非中心对称的超导体，如CePt_3Si的结。约瑟夫森自旋电流的产生是由于方向相关的隧穿矩阵元和带隙函数的三重态分量的不同动量相关相位。它与两个超导体的非中心对称轴之间的角度θ的调制与\sin θ成正比。这种对π的特殊依赖性可能会在约瑟夫森自旋开关中找到所提出的设置的应用。
2006-11-15 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Fractional Josephson Vortices and Braiding of Majorana Zero Modes in Planar Superconductor-Semiconductor Heterostructures
本文研究了平面超导体-金属-超导体约瑟夫森结中形成的一维拓扑超导体，其中金属受到自旋轨道耦合和面内磁场的作用。这种一维拓扑超导体一直是最近的理论和实验关注的主题。我们研究了垂直磁场和超电流驱动的结上的位置和结构的马约拉纳零模式，与拓扑超导体的效果。特别是，我们表明，在一定的条件下，约瑟夫森涡细分为半涡，每个携带一半的超导通量量子和一个单一的马约拉纳零模式。此外，我们表明，该系统允许电流控制编织的马约拉纳零模式。
2018-10-02 cond-mat.supr-con
Vortices with magnetic field inversion in noncentrosymmetric superconductors
具有非中心对称晶格的超导材料表现出各种有趣的宇称破缺现象，包括磁电效应、自旋极化电流、螺旋态和不寻常的约瑟夫森效应。我们证明，在一个金斯堡-朗道框架内描述非中心对称超导体与$O$点群对称性，涡旋可以表现出反转的磁场在一定距离的涡核。与传统的超导涡旋形成鲜明对比的是，宇称破缺超导体中的磁场反转导致非单调的涡旋间力，并且因此导致涡旋物质的奇异性质，例如形成涡旋束缚态、涡旋簇以及亚稳涡旋/反涡旋束缚态。
2020-11-26 cond-mat.supr-con hep-th
Evidence for nonlocal electrodynamics in planar Josephson junctions
本文研究了两种类型的平面约瑟夫森结：低Tc的Nb/CuNi/Nb和高Tc的YBa_2Cu_3 O_7双晶晶界结的临界电流调制IC（H）随温度的变化。在低T两个结表现出传统的行为，所描述的本地正弦戈登方程。然而，在升高的T下，行为变得质的不同：Ic（H）调制场Δ H变得几乎与T无关，并且Δ H和约瑟夫森涡旋穿透的临界场在Tc处都不消失。这种不寻常的行为是在良好的协议与非局部电动力学结的理论预测。我们从我们的数据中提取伦敦穿透深度的绝对值，并表明从局部到非局部电动力学的交叉随着T的增加而发生，当伦敦穿透深度变得大于电极厚度时。
2013-05-03 cond-mat.supr-con
Developments Toward a 250-nm, Fully Planarized Fabrication Process With Ten Superconducting Layers And Self-Shunted Josephson Junctions
我们正在开发一种超导电子制造工艺，具有多达九个平面化超导层，可堆叠的螺柱通孔，自分流Nb/AlOx-Al/Nb约瑟夫森结和一层MoNx动力学电感器。工艺中电阻和电感的最小特征尺寸为250 nm。本文给出了在同一或相邻Nb层上制作的线宽和间距从250 nm到1 μm的Nb带线和微带电感的互感数据，以及线宽和电阻均匀性的数据。
2017-04-25 cond-mat.supr-con
Flux-induced Topological Superconductor in Planar Josephson Junction
具有附着在其顶表面上的正常金属的平面约瑟夫森结由于其三维性质而将形成中空纳米线结构。在这种中空纳米线结构中，由小磁场（约0.01 T）感生的磁通量将使系统调谐到拓扑非平凡相，因此在纳米线的端部处将形成两个马约拉纳零模。通过调节正常金属的化学势，可以获得几乎所有能带能量的拓扑非平凡相。此外，系统可以方便地通过超导体之间的相位差在拓扑平凡和非平凡相位之间进行调谐。这样的设备，通过通量可操纵，可以方便地制造成所需的2D网络。最后，我们还提出了一种通过控制相位差实现马约拉纳零模编织的十字形结。
2019-06-27 cond-mat.supr-con
Effect of helical edge states on the tunneling conductance in ferromagnet/noncentrosymmetric superconductors junctions
螺旋边态存在于非中心对称（NCS）超导体的自旋单重态和自旋三重态混合相中。在这篇文章中，我们已经考虑了一个平面铁磁金属/NCS超导隧道结，并研究了这些螺旋边缘状态的效果，这体现了通过跨结的电荷和自旋隧穿电导。我们给出了电导随$γ= Δ_-/Δ_+$整个变化范围的行为，其中$Δ_\pm$是NCS超导体正负螺旋带的序参量，Rashba参数$α$和交换能$E_{ex}$之间存在竞争，这对确定电导随偏置电压的变化是至关重要的.我们发现，由于铁磁体中的交换能，结上出现了非零的自旋电流，并随偏置电压的变化而变化。当交换能的强度变化时，它也改变其轮廓。
2009-11-05 cond-mat.supr-con
Theoretical study of superconducting diode effect in planar $T_{d}-MoTe_{2}$ Josephson junctions
本文理论研究了 $MoTe_{2}$ 平面约瑟夫森结中由 SOC 和塞曼场对称性破缺诱导的约瑟夫森二极管效应，揭示了不对称 Andreev 束缚态和临界电流差异的成因，并探讨了多种参数对效率的调制作用。
2024-08-28 cond-mat.supr-con
Planarized Fabrication Process With Two Layers of SIS Josephson Junctions and Integration of SIS and SFS π-Junctions
我们提出了我们的超导电子（PSE 2），集成在一个完全平面化的多层工艺在200毫米晶圆的两（2）层约瑟夫森结的新制造工艺。两个结层可以是，例如，具有相同或不同约瑟夫森临界电流密度J_c的常规超导体-绝缘体-超导体（SIS）Nb/Al/AlO_x/Nb结。该工艺还允许第一结层上的高J_c超导体-铁磁体-超导体（SFS）或SFS的JJ与第二结层上的Nb/Al/AlO_x/Nb三层结集成，反之亦然。在本节点中，SFS三层，Nb/Ni/Nb被放置在标准SIS三层之下，并由一个铌布线层隔开。集成SFS和SIS结层的主要目的是在超导数字电路和随机存取存储器的逻辑单元中提供紧凑的π移相器，从而增加超导电子学的集成规模和功能密度。两结层工艺的当前节点具有六个平坦化的铌层、两个电阻层和350 nm的最小特征尺寸。SIS结的目标约瑟夫森临界电流密度为100 μA/μm^2和200 μA/μm^2。我们提出了新工艺的显着特点，制造细节，和表征结果的两层约瑟夫森结集成到一个过程中，无论是传统的和π结。
2019-02-07 cond-mat.supr-con
Planar Superconductor-Normal-Superconductor Josephson Junctions in MgB2
自从在MgB 2中发现超导性以来，在确定材料的物理性质方面取得了相当大的进展，这对于大块导体是有希望的。隧道研究表明，该材料是合理的各向同性，并具有良好的s波能隙（），这意味着基于MgB 2的电子器件可以在接近30 K的温度下工作。虽然许多研究小组已经报道了通过前体的后反应形成薄膜，但是异质结构生长可能需要相当大的技术发展，使得单层器件结构最直接感兴趣。MgB 2与铜酸盐超导体不同之处在于晶界不形成良好的约瑟夫森结，并且尽管已经制造了基于MgB 2纳米桥的SQUID，但是纳米桥本身不显示结状性质。在这里，我们报告的成功创建平面MgB 2结局部离子损伤薄膜。这些器件的临界电流（IC）受到微波辐射和磁场的强烈调制。临界电流和正常状态电阻（ICRN）的产品是非常高的，这意味着非常高的频率应用的潜力。
2001-06-27 cond-mat.supr-con
Fabrication of planar halfmetallic ferromagnetic Josephson junctions with long range coupling
本研究制备了具有NbTi超导触点的平面LSMO纳米线约瑟夫森结，在1.3 μm长结中实现10$^9$ A/m$^2$超导临界电流，证实三重态扩散输运，为超导自旋电子学提供新途径。
2024-04-24 cond-mat.supr-con
Planar Josephson Hall effect in topological Josephson junctions
基于三维拓扑绝缘体的约瑟夫森结为实现非传统的$p$波配对和Majorana模提供了有趣的可能性。在这里，我们提供了一个均匀的磁化在正常区域的效果的详细研究：我们展示了如何之间的相互作用的自旋动量锁定的拓扑绝缘体和平行于相位偏置方向的面内磁化导致的Andreev谱相对于横向动量的不对称性。如果足够大，这种不对称性诱导从无间隙，反向传播马约拉纳模式的制度过渡到一个制度与未受保护的模式是单向的小横动量。有趣的是，磁化引起的Andreev谱的不对称性也引起约瑟夫森霍尔效应，即横向约瑟夫森电流的出现。详细研究了约瑟夫森霍尔电流的幅值和电流相位关系。特别是，我们展示了如何磁控制和门控的正常区域可以使相当大的约瑟夫森霍尔电流相比，纵向约瑟夫森电流。最后，我们还提出了平面磁场作为正常区域磁化的替代，并讨论了如何在实验中观察到平面约瑟夫森霍尔效应。
2021-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Towards Scalable Braiding: Topological Superconductivity Unlocked under Arbitrary Magnetic Field Directions in Curved Planar Josephson Junctions
Eastern Institute of Technology（东方理工大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Zhejiang University（浙江大学）；University at Buffalo, State University of New York（纽约州立大学布法罗分校）
通过曲面几何实现任意磁场方向下的拓扑超导，恢复马约拉纳零模并实现可扩展的拓扑量子计算。
2026-01-28 cond-mat.supr-con
Nonlocal supercurrent in mesoscopic multiterminal SNS Josephson junction in the low-temperature limit
当非平衡准粒子从约瑟夫森结的一个超导组中的正常金属电极注入时，在具有额外正常金属电极的介观平面SNS约瑟夫森结中观察到非局域超电流.我们声称，观察到的效果是由于超导逆流出现，以补偿准粒子流在SNS弱连接。我们已经测量了从准粒子注入器到SNS结在远低于超导转变温度的温度下的不同距离的SNS结响应。采用修正的Kadin、Smith和Skocpol方案，在平面几何条件下，计算了电荷不平衡弛豫长度。开发的模型可以详细描述的电荷不平衡和约瑟夫森效应在纳米级邻近系统的相互作用。
2014-03-17 cond-mat.supr-con
Josephson diode effect from Cooper pair momentum in a topological semimetal
在外加磁场作用下，非中心对称超导体中的库珀对可以获得有限动量。最近的理论预测，这种有限动量配对可以导致不对称的临界电流，其中无耗散的超电流可以沿着一个方向流动，但不能相反。然而，迄今为止尚未观察到这一点。在这里，我们报告了一个巨大的约瑟夫森二极管效应（JDE）的发现在约瑟夫森结形成的第二类狄拉克半金属，NiTe 2。一个显著特征是临界电流的不对称性敏感地取决于所施加的磁场的大小和方向，并且当磁场垂直于电流并且仅为10 mT的量级时，达到其最大值~60%。此外，随着场的增加，不对称性改变了几次符号。这些特征占在理论模型的基础上有限动量库珀配对来自自旋螺旋拓扑表面状态，在一个中心对称的系统。有限对动量进一步建立，并确定其值，从在面内磁场下的干涉图案的演变。观察到的临界电流的巨大幅度的不对称性及其潜在机制的明确阐述铺平了道路，以建立新的超导计算设备使用约瑟夫森二极管效应。
2021-12-21 cond-mat.supr-con
Microwave Signatures of Topological Superconductivity in Planar Josephson Junctions
针对拓扑超导性实验特征识别与MBS检测难题，研究人员通过理论分析嵌入射频超导量子干涉器件的Al/InAs基平面约瑟夫森结，发现可借助微波共振频率偏移与吸收谱半斜率特征辨别拓扑信号，为拓扑量子计算相关研究提供支撑。
2024-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Inversion-symmetric Electron Gases as New Platforms for Topological Planar Josephson Junctions
本文提出在具有局域反演对称破缺的中心对称材料中，利用内禀Rashba自旋轨道耦合与面内塞曼场在平面约瑟夫森结中实现拓扑超导和Majorana模式，并以铁基超导体模型验证，为拓扑超导提供了新的材料平台和实验判据。
2024-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Planar Hall supercurrent and δϕ-shift in the topological Josephson junction
本文理论研究了三维拓扑绝缘体表面超导/铁磁约瑟夫森结，揭示面内磁化诱导的平面霍尔超电流、自旋转移力矩及反常δϕ结和π位移，为拓扑量子器件提供新机制。
2024-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Altermagnetic Even-Odd Effects in CsV$_2$Te$_2$O Josephson Junctions
Zhejiang University（浙江大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
研究发现CsV$_2$Te$_2$O结中存在交替磁性奇偶效应，通过层奇偶性调控自旋极化超电流及三重态传输，实现周期二振荡的超电流特性。
2026-02-16 cond-mat.supr-con
Local Control of Supercurrent Density in Epitaxial Planar Josephson Junctions
约瑟夫森结中的临界电流对外加面外磁场的响应提供了对其电流分布均匀性的了解。在具有半导体弱连接的约瑟夫森结中，载流子密度以及因此总电流分布可以通过金属栅极静电地修改。在这里，我们展示了本地控制的电流分布在外延铝铟砷约瑟夫森结配备了五个迷你门。我们证明了不仅可以静电定义结宽，而且我们可以局部调节电流分布，形成超导量子干涉器件。我们的研究表明，在这样的长结，这可以被消除的迷你门，以创建一个均匀的电流分布的边缘导电增强。
2021-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Long-range Kitaev Chains via Planar Josephson Junctions
我们展示了如何最近提出的固态Majorana平台，包括一个平面约瑟夫森结接近的2D电子气（2DEG）与Rashba自旋轨道耦合和塞曼场可以被视为一个有效的一维（1D）Kitaev链与长程配对和跳跃条款。我们强调如何耦合的1D系统可以通过改变实验现实的参数进行调整。我们还表明，该映射是强大的混乱通过计算的Clifford伪谱指数在真实空间中的远程Kitaev链跨越几个拓扑阶段。这种映射开辟了使用当前的实验装置来探索具有非标准和可调耦合的一维拓扑超导体的可能性。
2018-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Flip-chip-based microwave spectroscopy of Andreev bound states in a planar Josephson junction
本文提出一种基于倒装芯片和电感耦合超导谐振器的方法，实现了对平面约瑟夫森结中Andreev束缚态的微波谱测量与栅控，为超导-半导体二维材料的微波应用开辟了新路径。
2023-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Boundary-induced Majorana coupling in a planar topological Josephson junction
本研究针对三维拓扑绝缘体表面的平面拓扑约瑟夫森结，发现结内外模式隧穿可诱导内部马约拉纳模有效耦合与能裂，解析并数值分析了能裂特性及磁场对夫琅禾费图样的影响，为马约拉纳模特征识别提供依据。
2025-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Phase sensitive information from a planar Josephson junction
针对平面约瑟夫森结体电流在特定序参量奇偶性与离散旋转下消失的问题，研究发现有限结存在依赖扭转角和边缘取向的非零边缘电流，可明确探测时间反演不变系统的序参量对称性，并分析了电流大小的微观决定因素。
2024-11-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Magnetic interference pattern in planar SNS Josephson junctions
我们研究了通过厚度为$D$的弹道正常金属层的约瑟夫森电流，在该层上沉积了两个彼此相距$L$的超导电极。在存在（{ \it in-layer}）磁场的情况下，我们发现临界电流$I_c(Φ)$随磁通量$Φ$的振荡与普通的磁干涉图样有很大的不同。取决于$L/D$和温度的比率，$I_c(Φ)$振荡可以具有比通量量子$Φ_0$小的周期、非零最小值和比$1/Φ$小得多的阻尼率。最近在实验中观察到了类似的异常磁干涉图样。
2007-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetic field-free braiding and nontrivial fusion of Majorana bound states in high-temperature planar Josephson junctions
Indian Institute of Technology Roorkee（印度技术学院卢克瑙分校）
本研究提出耦合斯格明子晶体的平面约瑟夫森结方案，无需外磁场即可生成多对马约拉纳束缚态并实现其非平凡融合与编织操作，经数值验证可行，且d波超导引线可支持更高温下的操作，为拓扑量子计算提供新平台。
2025-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Theory of planar quasiballistic Josephson junctions
Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；HSE University（高等经济大学）；All-Russian Research Institute of Automatics n.a. N.L. Dukhov (VNIIA)（N.L. 杜霍夫全俄自动学研究所）
本文提出了一种用于平面准准 ballistic 约瑟夫森结的理论框架，分析了多端口设置中结的强耦合特性，并解释了实验观测中的关键现象。
2026-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Floquet Majorana bound states in voltage-biased Planar Josephson Junctions
本文研究了在面内磁场作用下的平面约瑟夫森结在外加直流偏压下的特性。在调谐结两端的偏置电压$V_{\rm J}$时，结的两端被示出为同时具有$0$ -和$π$ -马约拉纳模式。这些模式可以使用扫描隧道显微镜测量或通过从耦合到结的引线的共振Andreev隧道来探测。虽然这些模式大多与结的末端结合，但它们可以通过吸收或发射光子与体相杂交。我们分析了这个过程的数值和分析，证明它可以成为在典型的实验条件下可以忽略不计。运输签名的$0$ -和$π$ -马约拉纳国家被证明是强大的中度障碍。
2020-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Planar Josephson junction devices with narrow superconducting strips: Topological properties and optimization
West Virginia University（西弗吉尼亚大学）；New York University（纽约大学）
研究通过优化窄超导带宽度，实现了具有更大拓扑间隙的拓扑超导相，为稳健拓扑设备的实现提供了新方法。
2026-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
How to measure the Majorana polarization of a topological planar Josephson junction
我们分析了拓扑超导电性，并研究了约瑟夫森型结中金属带诱导的零能模的光谱性质。针对这类准粒子的Majorana极化，我们提出了利用自旋选择Andreev反射方法进行经验探测的可行方法。我们的研究揭示了一个逐渐发展的横向梯度的马约拉纳极化的金属带时，增加其宽度。我们还检查的空间轮廓和极化的Majorana准粒子在存在一个强的静电杂质。我们表明，根据其位置，这样的缺陷可以导致大量本地化的马约拉纳模式。
2020-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Signatures of Topological Superconductivity and Josephson Diode Effects on the Magnetocurrent-Phase Relation of Planar Josephson Junctions
University at Buffalo, State University of New York（纽约州立大学布法罗分校）；Wayne State University（韦恩州立大学）
研究通过磁电流-相位关系揭示平面约瑟夫森结中的拓扑超导特性及约瑟夫森二极管效应。
2026-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Multiple Majorana bound states and their resilience against disorder in planar Josephson junctions
本文研究了平面约瑟夫森结中多个马约拉纳束缚态的局域化特性，发现三种拓扑超导区控制其分布，并证明这些束缚态在二维几何结构中对非磁性无序具有鲁棒性，适量无序反而能减少能级分裂。
2025-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonlocal long-range synchronization of planar Josephson junction arrays
我们研究阵列的平面铌约瑟夫森结与接触的中间电极，允许测量的个别路口，因此，提供了一个深入了解复杂的阵列动力学。我们观察到一个强大的相位锁定的阵列，尽管一个显着的结间分离。报道了几种不寻常的现象，如双稳态临界电流与再入超导附近的结切换时，和不正确的夏皮罗步骤，发生在附近的结的外部RF辐射和内部约瑟夫森频率之间的混合频率。我们的研究结果揭示了一个令人惊讶的强大和长距离的结间相互作用。这是由于平面结电动力学的非定域性，所造成的杂散电磁场的远程传播。这种非局域性极大地增强了高频结间耦合，使大规模同步成为可能。因此，我们得出结论，平面几何是有利于实现相干约瑟夫森电子学。
2022-01-27 cond-mat.supr-con nlin.AO physics.app-ph
Comparison of Origins of Re-Entrant Supercurrents at High In-Plane Magnetic Fields in Planar InAs-Al Josephson Junctions
University of Pittsburgh（匹兹堡大学）
研究高面内磁场下平面InAs-Al约瑟夫森结中反向超流电流的起源，通过模式干涉和杂质效应解释拓扑或0-π转变现象。
2026-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Diode effect in the Fraunhofer pattern of disordered planar Josephson junctions
University of Florence（佛罗伦萨大学）；Technology Innovation Institute（技术创新研究所）
研究无序对平面约瑟夫森结弗朗霍费尔模式中二极管效应的影响，发现对称结构禁止效应，节点点放大效应，并扩展至多端口和并联系统。
2025-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Metamaterial atom with multijunction superconducting structure
我们提出了基于铜氧化物约瑟夫森结的平面负介质的超材料单元（元原子）的数值模拟结果。该电路由两个耦合谐振器组成：“磁偶极子”和“电偶极子”。第一种是多结超导结构的超导螺旋谐振器SQIF（超导量子干涉滤波器SQIF），第二种是普通金属薄膜梳状谐振器。与无源金属谐振器相比，具有约瑟夫森结（磁偶极）的超导谐振器由于约瑟夫森电感的磁相关性，可以通过外加磁场进行调谐。讨论了一维平面负介质的模拟特性。
2013-02-05 cond-mat.supr-con
Homointerface planar Josephson junction based on inverse proximity effect
超导体-正常金属-超导体约瑟夫森结（JJ）的质量关键取决于超导体-正常金属（S/N）界面的透明性。我们展示了一种技术，用于制造具有完美的S/N接口的平面JJ。该技术利用在Al/V $_5$ S $_8$双层中发现的强逆邻近效应，通过该效应，Al层被驱动到电阻状态。高透明的S/N同质界面和特殊的正常金属使约瑟夫森超电流能够流过2.9 $μ$ m长的弱连接。此外，我们的JJ表现出巨大的临界电流和大的临界电流和正常状态电阻的乘积。
2022-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Superelliptic Josephson Tunnel Junctions
约瑟夫森结最重要的实用特性是它的临界电流。结的形状决定了其约瑟夫森电流的磁场依赖性的具体形式。在这里，我们解决特殊形状的平面约瑟夫森隧道结的磁衍射图案。我们专注于广泛的广义椭圆，称为超椭圆，它保留了二阶对称性合奏。我们分析了这种等距性的含义，并推导出了超椭圆约瑟夫森结阈值曲线的显式表达式。详细研究了它们的磁场模式，重点是大场强时旁瓣振幅的衰减率。
2016-11-07 cond-mat.supr-con
Improving the Josephson energy in High-T$_c$ superconducting junctions for ultra-fast electronics
本文报道了用GdBa $_2$ Cu $_3$ O $_7$ $_{-δ}$电极和SrTiO $_3$作为绝缘势垒（厚度在1 nm和4 nm之间）的垂直约瑟夫森隧道结（面积400 $μm$ $^2$）中的电输运。结果表明，约瑟夫森耦合与SrTiO $_3$势垒为1 nm和2 nm的结。后者在12K时显示出8.9mV的约瑟夫森。该值大于通常在平面结阵列中观察到的值。我们的研究结果是有希望的超导电子器件的发展在太赫兹制度。
2019-06-04 cond-mat.supr-con
Skyrmion Control of Majorana States in Planar Josephson Junctions
平面约瑟夫森结提供了一个多功能的平台，替代基于几何形状的马约拉纳束缚态的产生，由于拓扑超导性的附加相位可调谐性。在二维电子气中，手征磁性和超导性的邻近感应显示出操纵拓扑超导性的显著前景。在这里，我们考虑一个约瑟夫森结涉及的skyrmion晶体，并表明手性磁性的skyrmion可以创建和控制的马约拉纳束缚态，而不需要一个内在的Rashba自旋轨道耦合。有趣的是，在我们的几何中的Majorana束缚态在结处的零相位差处被鲁棒地实现。skyrmion半径，外部可调的磁场或磁各向异性，带来了独特的控制功能的马约拉纳束缚态。
2021-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Theory of scanning gate microscopy imaging of the supercurrent distribution in a planar Josephson junction
本文利用扫描门显微镜技术，从理论上研究了在垂直磁场作用下超导-正常-超导平面结中超导电流分布的映射。我们发现，如果结中的通量设置为接近夫琅和费图案的最大值，则约瑟夫森涡旋中排列的反向传播超电流的分布可以通过扫描探针尖端感应的临界电流的变化来映射。相反，当磁场将结驱动到夫琅和费模式中的超电流最小值时，超导相适应，并且尖端总是增加超电流。垂直的磁场导致约瑟夫森涡旋的形成，其高度透明的结的延伸取决于电流的流通方向。我们表明，这导致一个不对称的超电流分布在交界处，这可以通过扫描栅显微镜揭示。我们解释我们的研究结果的基础上的数值计算的短和长结的限制，并提供了一个现象学模型所观察到的现象。
2022-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
The Critical Current of Point Symmetric Josephson Tunnel Junctions
约瑟夫森隧道结的物理性质很大程度上取决于它们的几何构型。结的形状决定了其约瑟夫森电流的磁场依赖性的具体形式。在这里，我们解决的特殊形状的平面约瑟夫森隧道结在任意取向的面内磁场的存在下的磁衍射图案。我们专注于一个广泛的合奏结的形状是不变的点反射下。我们分析了这类等距的含义，并导出了形状为两个点对称平面图形的并集或相对补的结的阈值曲线。
2016-06-08 cond-mat.supr-con
Signatures of a topological phase transition in a planar Josephson junction
本研究基于外延InAs/Al异质结构改进平面约瑟夫森结，通过面内磁场和栅压调控，观察到超导能隙的关闭与重新开启及零偏置电导峰，实验结果与理论模型一致，支持了拓扑相变的发生。
2022-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin-Dependent Signatures of Majorana Vortex Fusion within Planar Josephson Junctions
研究了具有 Rashba 自旋轨道耦合的平面 Josephson 结中 Majorana 涡旋融合的自旋相关特征，发现融合诱导宇称依赖磁矩，提出通过自旋分辨 Andreev 电导测量探测 Majorana 零模自旋性质，为拓扑量子计算的实验验证铺路。
2024-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Challenges in detecting topological superconducting transitions via supercurrent and phase probes in planar Josephson junctions
本文通过严格数值计算证明平面约瑟夫森结中的临界超流和基态相位无法可靠指示拓扑超导转变，并讨论了更有效的确认策略。
2024-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
