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
Observation of nonlocal Josephson effect on double InAs nanowires
本文通过双 InAs 纳米线实验观测到非局域约瑟夫森效应，证实了两个约瑟夫森结间的短程相干耦合，并展示了由非局域相位差调控的开关电流振荡，为新型超导现象工程化奠定基础。
2021-12-24 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
Gate Tunable Josephson Diode Effect in Josephson Junctions made from InAs Nanosheets
本研究在InAs纳米片与Al接触构成的混合器件中观察到约瑟夫森二极管效应，其强度与面内磁场和偏置电流夹角相关且可通过栅极调节，为先进超导电子学及新型超导态检测提供基础。
2025-04-16 cond-mat.mes-hall
Proximitized Josephson junctions in highly-doped InAs nanowires robust to optical illumination
研究了不同入射光通量和三种不同波长的光频光对基于高掺杂InAs纳米线的邻近InAs/Al约瑟夫森结的影响。实验获得的IV曲线建模使用分流结模型，该模型考虑到在接触界面处的散射。约瑟夫森结被发现是令人惊讶的鲁棒性，与入射辐射仅通过加热相互作用，而在临界电流以上，我们的设备显示出由光子暴露引起的非热效应。我们的工作为约瑟夫森结与量子光子电路的共集成提供了重要的指导方针，并为基于量子阱的混合光子探测器的未来工作奠定了基础。
2019-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Epitaxial aluminum contacts to InAs nanowires
我们报告了一种方法，使外延超导接触半导体纳米线。温度和栅极特性证明了无势垒电接触，并在低温下的超导状态下的性能进行了研究。半覆盖铝接触实现，而不需要光刻，我们演示了如何可控地插入高带隙层的界面区域。这些发展与支持马约拉纳零能态的混合超导体纳米线器件有关。
2013-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Josephson Junctions Via Anodization of Epitaxial Al on an InAs Heterostructure
我们结合电子束光刻和掩模阳极氧化的外延铝，以确定隧道结通过选择性氧化，减轻需要湿蚀刻处理或直接沉积的介电材料。应用这种技术来定义约瑟夫森结在邻近诱导超导Al-InAs异质结构，我们观察到多个Andreev反射在传输实验中，表示一个高品质的结。我们进一步比较通过湿法蚀刻和阳极氧化定义的霍尔酒吧的流动性和密度。这些结果可能会发现实用的新的制造方法，以结为基础的量子位平台。
2021-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Suspended InAs nanowire Josephson junctions assembled via dielectrophoresis
提出了一种基于InAs半导体纳米线实现悬浮约瑟夫森结的新技术。该装置是使用介电泳引导的滴铸技术组装的，该技术允许精细地对齐电极顶部的纳米结构。所提出的架构消除了纳米线和衬底之间的相互作用，这是已知的影响Rashba矢量的无序和取向。这种方法的相关性，鉴于实施的约瑟夫森结的基础上高温超导体进行了讨论。
2016-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Supercurrent, Multiple Andreev Reflections and Shapiro Steps in InAs Nanosheet Josephson Junctions
本文在自支撑InAs纳米片平面约瑟夫森结中实现了栅极可调超流、多重安德烈夫反射和整数夏皮罗台阶，证明该体系是研究二维拓扑超导的理想平台。
2023-04-20 cond-mat.mes-hall
InAs nanowire with epitaxial aluminium as a single-electron transistor with fixed tunnel barriers
我们报告的单电子晶体管的制造使用InAs纳米线与外延铝与固定的隧道势垒的氧化铝。该器件表现出硬超导能隙诱导的接近铝盖壳，它们表现为金属单电子晶体管。与半导体器件中典型的几个通道接触相比，我们的方法形成了半导体导线的不透明多通道接触，从而提供了一种研究它们的补充方法。此外，我们证实，不需要的额外的量子点可以出现在纳米线的表面。它们的存在是防止在我们的设备，也通过插入之间的InAs和铝，后者是适合于标准的测量方法的GaAs的保护层。
2016-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Doppler Shift in Andreev Reflection from a Moving Superconducting Condensate in Nb/InAs Josephson Junctions
我们研究了窄弹道约瑟夫森弱链接中的InAs量子阱接触Nb电极，并发现一个戏剧性的磁场抑制的Andreev反射振幅，即使发生在平面内的场取向基本上没有磁通量通过结。我们的观察表明，在安德烈耶夫能级的能量，这是由于在混合Nb/InAs银行的抗磁屏蔽电流的多普勒频移的存在。电导，过剩和临界电流的数据可以一致地解释在样品的几何形状和麦克米伦能量，表征Nb/InAs界面的透明度。
2009-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonequilibrium ac Josephson effect in mesoscopic Nb-InAs-Nb junctions
微波辐照的Nb-InAs-Nb结揭示了倍频约瑟夫森电流持续到高温，在没有临界电流。一个非平衡动力学模型，依赖于时间的Andreev束缚态的基础上，成功地占所得的半整数夏皮罗步骤和零偏置附近的电导增强。
1999-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson current in ballistic Nb/InAs/Nb highly transmissive junctions
高透射弹道结被证明之间的Nb和二维电子气形成在InAs/AlSb异质结。一个可重复的制造协议产生高临界超电流值。电流-电压特性测量到0.4 K和所观察到的超电流的行为进行了分析，在一个弹道模型中的清洁限制。这项调查使我们能够证明一个内在的界面transmittance接近90%。的制造协议的可重复性，使它的兴趣的InAs为基础的超导体半导体混合器件的实验研究。
2002-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Conduction Channels of an InAs-Al nanowire Josephson weak link
我们提出了一个电可调约瑟夫森结定义在InAs纳米线由外延生长的超导铝壳接近的定量表征。从高度非线性的电流-电压特性中提取了导电通道的数量和传输系数的集合的栅极依赖性。虽然传输非单调地发展，但是可以调整独立通道的数量，并且实现具有单个准弹道通道的配置。
2017-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nb/InAs nanowire proximity junctions from Josephson to quantum dot regimes
实验研究了用Nb引线与InAs纳米线接触制作的约瑟夫森结中的超导邻近效应。观察到接触性排斥反应$t \sim 0.7$。在低温下的电子相位相干长度超过沟道长度。然而，弹性散射长度比通道长度短几倍。电学测量揭示了量子输运的两种机制：（i）约瑟夫森机制，其特征在于高达$\sim 100$ nA的无耗散电流，以及（ii）量子点机制，其特征在于与纳米线沟道内的自发量子点相关联的Andreev束缚态（ABS）的形成。在状态（i）中，临界电流$I_c$相对于轴向磁场$B_{||}$的行为显示出对场$>2$ T的意外调制和持续。在量子点制度中，ABS被建模为安德森型模型的电流偏置的解决方案。在这两个运输制度的Majorana费米子实验设备的适用性进行了讨论。
2016-11-26 cond-mat.mes-hall
Missing Shapiro steps in topologically trivial Josephson Junction on InAs quantum well
马约拉纳费米子所在的约瑟夫森结被预测呈现4 $π$周期电流相位关系。这种周期性的实验结果是夏皮罗阶梯实验中奇数阶梯的消失。在实验上，已经在许多具有强自旋轨道耦合的材料系统中观察到缺失的奇数Shapiro步骤，并在拓扑超导性的背景下进行了解释。在这里，我们报告丢失的奇数步骤在拓扑平凡的约瑟夫森结上制作的InAs量子阱。我们将我们的观察归因于我们的交界处允许朗道-齐纳转换的高透明度。这些过程的概率被发现是独立的驱动频率。我们分析了我们的结果，使用双峰透明度分布，这表明，只有少数模式进行4 $π$周期性电流足以描述奇数步骤的消失。我们的研究结果突出了复杂的情况下，必须考虑在调查的4 $π$约瑟夫森结的拓扑超导性。
2020-04-30 cond-mat.mes-hall
Gate Controlled Anomalous Phase Shift in Al/InAs Josephson Junctions
在标准的约瑟夫森结中，当超导引线之间的相位差为零时，电流为零。这个条件受到宇称和时间反演对称性的保护。然而，自旋-轨道耦合和磁场的组合存在打破了这些对称性，并且即使当相位差为零时也可以导致有限的超电流。这就是所谓的反常约瑟夫森效应--超导自旋电子学的标志性效应--可以用相应的反常相移（$ϕ_0$）来表征。本文报道了用超导量子干涉仪（SQUID）测量InAs/Al约瑟夫森结中的可调谐反常约瑟夫森效应。通过门控InAs的密度，我们能够调谐的约瑟夫森结的自旋轨道耦合超过一个数量级。这使我们能够调整$ϕ_0$，并为超导自旋电子学开辟了几个新的机会，以及实现和表征拓扑超导性的新可能性。
2019-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Pb/InAs nanowire Josephson junction with high critical current and magnetic flux focusing
我们研究了由高掺杂$n$的InAs纳米线和超导Ti/Pb源漏引线形成的介观约瑟夫森结。通过改变温度和外加面外磁场，研究了系统的电流-电压特性。Pb电极的超导性持续到$ \sim 7$ K，磁场值高达0.4 T。约瑟夫森耦合在零背栅电压观察到高达4.5 K和临界电流被测得高达615 nA。作为磁场的函数的超电流抑制揭示了衍射图案，该衍射图案由形成结的超导电极提供的强磁通量聚焦来解释。
2015-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Fully in-situ InAs nanowire Josephson junctions by selective-area growth and shadow evaporation
采用一种特殊的超导电极阴影蒸镀工艺，原位制备了基于InAs半导体纳米线和Nb超导电极的约瑟夫森结。与其他金属超导体如Al相比，Nb具有更大的超导能隙的优点，这允许在更高的温度和磁场下操作。我们的结是通过在两个相邻的倾斜Si（111）面上选择性生长的InAs纳米线对上阴影蒸发Nb来制造的，并且彼此以很小的距离交叉。相对于沉积源的上部线充当确定下部纳米线上的超导电极的间隙的荫罩。电子显微镜测量表明，完全原位制备方法给出了一个干净的InAs/Nb界面。在电流-电压特性曲线中观察到明显的约瑟夫森超电流，并可通过底栅进行控制。0.68的过量电流表示高的结透明度。在微波辐射下，观察到明显的整数夏皮罗台阶，表明正弦电流-相位关系。由于Nb的临界场很大，在超过1 T的磁场下仍能维持约瑟夫森超导电流。我们的研究结果表明，原位制备的Nb/InAs纳米线接触是非常有趣的候选人超导量子线路需要大磁场。
2020-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Supercurrent in Nb/InAs-Nanowire/Nb Josephson junctions
我们报道了平面介观约瑟夫森结的制备和测量，该结由InAs纳米线耦合到超导Nb终端形成。使用具有不同体载流子浓度的Si掺杂的InAs纳米线允许调整结的性质。我们研究了结特性作为温度，栅电压和磁场的函数。在高掺杂浓度的纳米线结中，约瑟夫森超电流值可达100 nA，由于采用Nb作为超导体，约瑟夫森耦合在4K温度下仍能保持。在所有的结中，临界电流随磁场单调下降，这可以用最近发展的超小约瑟夫森结邻近效应的理论模型来解释。对于低掺杂的约瑟夫森结，通过改变栅电压来控制临界电流已被证明。我们研究了纳米线耦合到超导和正常的金属终端的电导波动。超导接触纳米线的电导波动幅度约为接触纳米线的6倍。电导涨落的增强归因于相位相干Andreev反射以及由于Nb电极的大超导能隙而产生的大量相位相干通道。
2012-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
The self-actuating InAs nanowire-based nanoelectromechanical Josephson junction
半个世纪前，布赖恩·约瑟夫森（Brian Josephson）做出了一系列惊人的预测，这些预测与夹在两个超导体之间的隧道势垒有关。一个特别的预测，后来被称为交流-约瑟夫森效应，说在有限的直流偏压下，隧道电流包含一个交流。超导元件，在微波频率下振荡。通过观察与电磁辐射的相互作用修改的结的电流-电压特性，并直接检测从结本身发射的微波辐射，实验验证了这一预测。直流电流-电压特性的行为也被证实是由约瑟夫森结的高频动力学决定的，并可用于研究各种系统，如电子自旋共振中的原子、高温超导体中的光学声子和振动的Nb分子。在这里，我们提出了一个InAs纳米线约瑟夫森结设备，其中振动的纳米线弱连接起着纳米机电谐振器的作用。交流电的流动-通过结的约瑟夫森电流使得能够通过简单的直流传输测量来驱动和检测谐振器的振动模式。
2013-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electrical control of Kondo effect and superconducting transport in a side-gated InAs quantum dot Josephson junction
我们测量了耦合到超导引线上的单个InAs自组装量子点（QD）中的非耗散超电流。量子点的占据是由背栅电极和横向侧栅调节的。侧栅的几何形状允许在具有适当轨道状态的恒定电子数的区域中调谐QD-引线隧道耦合。使用侧门效应，我们研究了近藤关联和超导配对之间的竞争的量子点，观察减少超导电流时，近藤温度降低到超导能隙以下的定性与理论预测一致。
2009-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
InAs nanowire hot-electron Josephson transistor
在超导体（S）-正常金属（N）结处，配对相关性可以“泄漏”到N区域中。这种邻近效应[1，2]改变了系统的传输特性，并可能导致SNS结中的超电流[3]。最近的实验工作表明，半导体纳米线（NW）作为纳米级器件的构建块的潜力[4-7]，也与超导元件[8-12]相结合。在这里，我们展示了一个InAs NW约瑟夫森晶体管，其中超电流是由热准粒子注入正常金属电极控制。工作原理是基于NW电子能量分布的修改[13-20]，可以产生降低的耗散和高开关速度。我们将认为，利用异质结构半导体纳米线的这一原则开辟了一条道路，以主机的平衡混合纳米器件的概念[7，21]。
2010-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Transport studies of epi-Al/InAs 2DEG systems for required building-blocks in topological superconductor networks
半导体纳米结构中的一维电子输运和诱导超导是实现拓扑超导的关键。我们的拓扑超导性的方法采用二维电子气（2DEG）形成的InAs量子阱，干净的超导体（外延铝）接口。这种外延Al/InAs量子阱异质结构有利于制备由多个Majorana零模组成的大规模纳米结构。在这里，我们展示了使用高质量epi-Al/InAs 2DEG异质结构的构建块传输研究，这些异质结构可以放在一起，以实现所提出的基于1D外延的纳米结构和基于2DEG的网络，这些网络可以承载多个马约拉纳零模式：使用1）量子点接触和2）InAs 2DEG中栅极定义的准1D通道的1D输运以及3）弹道Al-InAs 2DEG-Al约瑟夫森结。从一维输运，系统的半整数电导量子的电导平台的演变观察到作为一个结果，在InAs的2DEG强的自旋轨道耦合。大的IcRn（来自约瑟夫森结的临界电流和正常状态电阻的乘积）表明外延Al和InAs 2DEG之间的界面是高度透明的。基于二维方法的电子输运研究结果表明，外延超导体/二维半导体系统适合于实现大尺度纳米结构的量子计算应用。
2017-05-15 cond-mat.mes-hall
Determination of the current-phase relation of an InAs 2DEG Josephson junction with a microwave resonator
本研究通过微波谐振器测定InAs二维电子气约瑟夫森结的栅极依赖电流-相位关系，观察面外磁场超流干涉及面内磁场诱导的各向异性不对称，为混合纳米电路表征提供关键数据。
2024-06-28 cond-mat.mes-hall
Impact of epitaxial strain on the topological-nontopological phase diagram and semimetallic behavior of InAs/GaSb composite quantum wells
通过输运测量和八带$\mathbf{k\cdot p}$计算，研究了外延应变对量子自旋霍尔绝缘体的主体结构InAs/GaSb复合量子阱（CQW）电子性质的影响.使用不同的衬底和缓冲层结构的晶体生长，我们准备了两种类型的样品有很大不同的应变条件。具有几乎无应变的GaSb层的CQWs在电荷中性点处表现出电阻峰值，其反映了带反转制度中的拓扑间隙的开口。相反，对于在GaSb层中具有0.50\%双轴拉伸应变的CQW，对于相同程度的带反转，发现表明能隙闭合的半金属行为。此外，与拉伸应变，拓扑和非拓扑制度之间的边界位于一个较大的InAs厚度。八带$\mathbf{k\cdot p}$计算表明，GaSb中的拉伸应变不仅改变了相界，而且显著地改变了能带结构，这可能导致间接能隙的闭合，使系统在拓扑状态下也是半金属的.因此，我们的研究结果提供了一个全球性的拓扑-非拓扑相图的层厚度和应变的函数。
2020-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Gate Tunable Josephson Diode in Proximitized InAs Supercurrent Interferometers
本研究在近化InAs二维电子气中实现SQUID，通过栅极控制约瑟夫森二极管效率至约30%，验证了高透射通道、磁通偏置和不对称性对非互易效应的关键作用。
2023-08-22 cond-mat.mes-hall
Sn/InAs Josephson junctions on selective area grown nanowires with in-situ shadowed superconductor evaporation
超导体-半导体纳米线混合结构可用于制造用于量子信息处理的器件。虽然选择性区域生长（SAG）提供了以任意几何形状生长半导体纳米线的灵活性，但是超导体的原位蒸发确保了原始的超导体-半导体界面，从而在半导体纳米线中产生强的诱导超导性。在这项工作中，我们蒸发的超导锡岛上的InAs SAG纳米线，通过使用高纵横比预制的SiOx电介质壁的原位遮蔽。我们的技术允许完全定制这种混合纳米结构的每个物理参数，同时在不破坏真空的情况下进行纳米线和超导体生长。使用这种技术，我们生长了超级（S）-正常（N）-超级（S）（SNS），NS和SNSNS连接。我们进行了低温电子输运测量，揭示了在平面SAG纳米线上制造的阴影结中存在栅极和场可调超电流。我们进一步测量了混合纳米结构中的超导能隙和临界场，以及SNSNS结中从2 e到1 e周期性的交叉，作为这些混合纳米结构的可用性的证明。
2023-03-08 cond-mat.mes-hall
Magnetically-driven colossal supercurrent enhancement in InAs nanowire Josephson junctions
约瑟夫森效应是一种基本的量子现象，其特征在于在两个超导（S）电极之间的弱连接中出现无耗散的超电流。虽然导致约瑟夫森效应的机制是相当普遍的，即，在S电极和弱连接之间的界面处的Andreev反射，结的精确物理细节和拓扑结构极大地改变了超电流的性质。具体而言，强烈增强的临界超导$I_C$预计会发生时，拓扑结构的结允许出现马约拉纳束缚态。本文报道了由InAs纳米线和Ti/Al超导引线形成的介观约瑟夫森结中的电荷输运测量结果。我们的主要观察结果是一个巨大的增强的临界超电流所引起的外部磁场施加垂直于衬底。这种惊人的和异常的超电流增强不能归因于存在于约瑟夫森结中的任何已知的常规现象，包括例如Fraunhofer类衍射或$π$态行为。我们还研究了一个与磁聚焦引起的非均匀塞曼场有关的非常规模型，并指出它不能解释所观察到的行为。最后，我们认为这些结果的拓扑超导性的背景下，并表明所观察到的$I_C$增强是兼容的磁场诱导的拓扑结构的转变的结。
2016-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson Field Effect Transistors with InAs on Insulator and High Permittivity Gate Dielectrics
本文比较 HfO2 与 Al2O3 高 k 栅介质的 InAsOI JoFET，证明 HfO2 因更高介电常数而具有更强调控能力，并揭示边缘峰值超流分布。
2025-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Hard-gap spectroscopy in a self-defined mesoscopic InAs/Al nanowire Josephson junction
超导体/超导体-纳米线混合结构可以作为多功能的构建块，以实现基于量子化水平的马约拉纳电路或超导量子位，例如Andreev量子位。对于所有这些应用，超导体-半导体界面尽可能干净是至关重要的。此外，超导电极的形状和尺寸需要精确控制。我们通过完全原位的方法制备了自定义的InAs/Al核/壳纳米线结，满足所有这些标准。透射电子显微镜测量证实了尖锐和干净的界面之间的纳米线和原位沉积的Al电极，这是通过阴影蒸发形成的。此外，我们报告隧道光谱，门和磁场相关的运输测量。可实现的短结长度、观察到的硬带隙和磁场鲁棒性使得这种新的混合结构对于依赖于精确控制子带隙状态的数量的应用（如Andreev量子比特或拓扑系统）非常有吸引力。
2020-07-29 cond-mat.mes-hall
Current-phase relations of InAs nanowire Josephson junctions: from interacting to multi-mode regimes
具有超导引线的门可调谐超导体纳米线形成奇异的约瑟夫森结，这是两种类型的量子比特的非常理想的平台：具有拓扑超导性的量子比特（马约拉纳量子比特）和基于可调谐非谐性的量子比特（门控量子比特）。然而，控制它们的行为需要了解它们的静电环境和电子结构。在这里，我们研究门InAs纳米线与外延铝壳。通过测量电流-相位关系（CPR），并将其与分析和数值计算进行比较，我们表明，我们可以调整模式的数量，确定每个模式的透明度，并调整到电子-电子相互作用明显的制度，表明存在一个量子点。考虑到静电和几何效应，我们进行微观自洽薛定谔-泊松数值模拟，揭示了结中的Andreev态的能谱以及它们的空间分布。我们的工作系统地展示了器件几何形状，栅极电压和相位偏置对模式行为的影响，为正在进行的实验工作和预测器件设计提供了新的见解。
2019-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
$h/e$ superconducting quantum interference through trivial edge states in InAs
强自旋轨道半导体中的约瑟夫森结对于拓扑系统的研究具有重要意义。然而，除了在足够的磁场中出现的拓扑边缘状态之外，还可以出现平凡边缘状态。利用超导量子干涉测量方法研究了非拓扑InAs约瑟夫森结的平凡边缘态。我们观察到的SQUID图案，超导边缘运输的指示。此外，一个显着的$h/e$ SQUID信号被观察到，因为我们发现，从交叉Andreev状态的茎。
2017-09-18 cond-mat.mes-hall
Superconducting proximity effect in InAsSb surface quantum wells with in-situ Al contact
我们在用外延Al接触生长的InAs $_{0.5}$ Sb $_{0.5}$量子阱中发现了强的超导邻近效应，这对介观和拓扑超导性具有重要意义.与更普遍研究的InAs和InSb半导体不同，体InAs $_{0.5}$ Sb $_{0.5}$支持更强的自旋轨道耦合和更大的$g$因子。然而，这些潜在的理想属性还没有以前测量的外延异质结构与超导体，这可以作为容错拓扑量子计算的平台。通过结构和输运表征，我们观察到高质量的接口和强自旋轨道耦合。我们在InAs $_{0.5}$ Sb $_{0.5}$量子阱上制备了约瑟夫森结，观察到了很强的邻近效应。这些结在500 nm的接触间距处表现出正常电阻与临界电流的乘积$I_{c}R_{N} = \SI{270}{\micro V}$和过量电流的乘积$I_{ex}R_{N} = \SI{200}{\micro V}$。这两个量都证明了高度透明接触的鲁棒和长距离邻近效应。
2020-04-01 cond-mat.mes-hall
Superconducting Diode Effect Sign Change in Epitaxial Al-InAs Josepshon Junctions
本研究在外延 Al-InAs Josephson 结中观测到磁场取向依赖的超导二极管效应符号反转，并揭示其机制随超导宽度不同而变化。
2024-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Charge transport in InAs nanowire Josephson junctions
我们提出了一个广泛的实验和理论研究的邻近效应InAs纳米线连接到超导电极。我们制造和调查与悬浮栅控纳米线和非悬浮纳米线，具有广泛的长度和正常状态的电阻的设备。我们分析了电流-电压特性的主要特征：约瑟夫森电流，过电流，亚带隙电流作为长度，温度，磁场和栅电压的函数，并与理论进行了比较。短长度器件的约瑟夫森临界电流，L = 30 nm，在低温下表现出800 nA的创纪录的高幅度，接近理论预期值。与理论值相比，所有其他器件中的临界电流通常会降低。过电流与正常电阻数据一致，并与理论相符。亚能隙电流显示出大量的结构，其中一些被确定为由多次Andreev反射产生的亚谐波能隙结构。在悬浮和非悬浮设备中检测到的其他结构具有电压阶跃的形式，其电压与导线的超导能隙或长度无关。通过改变悬浮装置中的栅极电压，我们能够观察到从典型的隧穿输运在大的负栅极电压，抑制子隙电流和负过剩电流，在大的正栅极电压显着的邻近结的行为，增强约瑟夫森电流和子隙电导以及一个大的正过剩电流的交叉。
2014-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Current-phase relations of few-mode InAs nanowire Josephson junctions
本文测量多个 InAs 纳米线约瑟夫森结的电流–相位关系，揭示少模高透射特性及栅压调控下的单模共振隧穿，并以子带势垒模型加以解释。
2017-01-05 cond-mat.mes-hall 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
Transparent Semiconductor-Superconductor Interface and Induced Gap in an Epitaxial Heterostructure Josephson Junction
测量多Andreev反射（MAR）在约瑟夫森结制成的InAs异质结与外延铝被用来量化的高度透明的超导体-超导体界面，表明近单位传输。所观察到的MAR的温度依赖性并不遵循传统的BCS形式，而是与量子阱中的态密度获得有效诱导能隙的模型一致，在我们的情况下为180 μeV，接近于外延超导体的能隙。MAR的载流子密度依赖性进行了研究，使用耗尽门，揭示了半导体量子阱的子带结构，与在同一晶片上进行的裸InAs的磁输运实验一致。
2016-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gatemon qubit based on a thin InAs-Al hybrid nanowire
我们研究了基于薄InAs-Al混合纳米线的门可调超导量子比特（门控）。利用门电压控制其约瑟夫森能量，门激子可以达到与微波腔的强耦合状态。在色散区，我们提取的能量弛豫时间$T_1\sim$ 0.56 $μ$ s和失相时间$T_2^* \sim$ 0.38 $μ$ s。由于薄InAs-Al纳米线可以具有较少或单一的子带占据，并且最近的输运实验表明存在近量子化的零偏压电导峰，因此我们的结果与使用电路量子电动力学检测薄InAs-Al纳米线中的Majorana零模具有相关性。
2023-02-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tuning supercurrent in Josephson field effect transistors using h-BN dielectric
外延Al-InAs异质结构中的透明界面为介观和拓扑超导的潜在发展提供了一个很好的平台。在这些异质结构上制造的基于半导体的约瑟夫森结场效应晶体管（JJ-FET）具有调谐超电流的金属栅极。在这里，我们报告的栅极可调铝铟砷结型场效应晶体管的制造和测量，其中与铟砷接触的栅极电介质是由机械剥离的六方氮化硼（h-BN），然后通过干转移使用范德华介导的拾取过程。我们讨论的制造工艺，使分层材料转移和铝铟砷异质结构之间的兼容性，以避免化学反应和无意掺杂，可能会影响的JJ-FET的特性。我们仅用5~nm厚的h-BN薄片就实现了超电流的全栅可调。我们将我们的工艺与使用常规AlO $_{\rm x}$栅极电介质制造的器件进行对比，并表明h-BN可能是JJ-FET器件的优秀竞争电介质。我们观察到，正常电阻和临界电流的产品，I $_{\rm c}$ R $_{\rm n}$，是两种类型的设备，但显着更高的R $_{\rm n}$的h-BN基的设备表明，表面掺杂少相比，AlO $_{\rm x}$栅极电介质。
2021-01-28 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
Magnetically Induced Switching-Current Jumps in InAs/Al Josephson Junctions
Università di Salerno（萨莱诺大学）；CNR-SPIN（意大利国家研究委员会自旋物理研究所）；INFN - Gruppo Collegato di Salerno（意大利国家核物理学院萨莱诺合作组）；Istituto Nanoscienze – CNR（意大利国家研究委员会纳米科学研究所）；Università degli Studi di Cagliari（卡利亚里大学）；Thales Alenia Space Italia（泰雷兹阿莱尼亚太空意大利公司）；Università di Catania（卡塔尼亚大学）；CNR-IMM（意大利国家研究委员会微电子与微系统研究所）
研究发现InAs/Al纳米线约瑟夫森结在毫特斯拉磁场下出现类似 Barkhausen 的切换电流跃变，揭示了内在磁重构特性，通过温度依赖性分析确认了超导临界场随温度变化而减小。
2026-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Hybrid superinductance with Al/InAs
The James Franck Institute, University of Chicago（芝加哥大学詹姆斯·弗兰克研究所）；Center for Quantum Phenomena, Department of Physics, New York University（纽约大学物理系量子现象中心）；Department of Physics and Astronomy, Northwestern University（西北大学物理与天文学系）；The Department of Physics, University of Chicago（芝加哥大学物理系）
研究基于Al/InAs异质结的约瑟夫森结链的微波光谱，发现超电感特性及高特征波阻抗，无明显色散偏离，但内部品质因子随频率下降，提出可能的内禀损耗机制。
2026-01-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Flux-periodic supercurrent oscillations in an Aharonov-Bohm-type nanowire Josephson junction
研究GaAs/InAs核壳纳米线约瑟夫森结，通过h/e与h/2e磁通振荡揭示管状导电通道和Andreev输运，证明InAs壳层被半壳超导接触完全邻近化。
2024-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Tunable anharmonicity in Sn-InAs nanowire transmons beyond the short junction limit
University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；Yale University（耶鲁大学）；Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Grenoble INP（格勒诺布尔理工学院）；Institut Néel（内耳研究所）；University of California, Santa Barbara（加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校）；Stanford University（斯坦福大学）
研究通过双频微波光谱学揭示Sn-InAs纳米线transmon的非谐振性范围，从充电能Ec到小于Ec/10，挑战了多通道短结模型的下限预测，展示了电调谐非谐振性的量子电路潜力。
2026-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Realization of microwave quantum circuits using hybrid superconducting-semiconducting nanowire Josephson elements
我们报告的实现量子微波电路使用混合超导半导体约瑟夫森元件组成的InAs纳米线接触NbTiN。电容分流的单个元件表现为具有电可调跃迁频率的transmon量子比特。双元件电路在零外加通量附近也表现出类似transmon的行为，但在通量量子的一半处表现为通量量子位，其中元件中的非正弦电流-相位关系产生双阱约瑟夫森势。这些混合约瑟夫森元件在需要工作在磁场中的微波超导电路中具有很好的应用前景。
2015-03-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multiple time scale blinking in InAs quantum dot single-photon sources
我们使用光子相关测量研究闪烁在单一的，外延生长的自组装InAs量子点位于圆形布拉格光栅和微盘腔。归一化二阶关联函数g（2）（τ）在时间上的11个数量级上被研究，并且示出了在从几十纳秒到几十毫秒的时间尺度上闪烁的特征。将g（2）（τ）数据拟合到包括多个非辐射（暗）状态的多能级系统速率方程模型，从中获得显著小于1的辐射量子产率。即使在发射时间跟踪数据的直接直方图分析产生不确定结果的情况下也观察到这种行为。
2014-04-21 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Triggering InAs/GaAs Quantum Dot nucleation and growth rate determination by in-situ modulation of surface energy
外延InAs/GaAs量子点（QD）作为高效、纯净的单光子源和纠缠光子对源被广泛应用，然而可靠的晶圆级生长技术却被证明是难以捉摸的。二维量子阱（QW）薄膜的生长可以以原子精度低至材料中电子的德布罗意波长以下来实现，从而暴露出盒中量子粒子能量与厚度平方的关系。然而，在控制纳米结构成核的确切时刻的困难掩盖了这种行为在外延量子点材料，防止其生长的清晰理解。在这项工作中，我们表明，量子点成核可以诱导直接调制的晶体表面能，而无需额外的材料或设备。这使我们获得了量子点生长速率的定量测量，并使量子点生长过程的预测设计成为可能。我们相信这种技术对于实现单光子水平上可扩展量子器件所需的量子点均匀阵列至关重要。
2019-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional epitaxial superconductor-semiconductor heterostructures: A platform for topological superconducting networks
拓扑超导性的新兴领域的进展依赖于新材料组合的合成，结合超导性，低密度和自旋轨道耦合（SOC）。例如，理论[1-4]表明具有强SOC的一维（1D）半导体（Sm）和超导体（S）之间的界面具有非平凡拓扑性质的Majorana模式[5-8]。最近，Al在InAs纳米线上的外延生长显示出产生具有均匀透明界面[9]和硬诱导间隙的高质量S-Sm系统，其由强烈抑制的子间隙隧穿电导[10]指示。在这里，我们报告的实现的二维（2D）的InAs/InGaAs异质结与外延Al，产生一个平面的S-Sm系统的结构和传输特性一样好的外延线。2D外延S-Sm系统的实现代表了导线的重大进步，允许通过自上而下的处理扩展网络。在众多潜在的应用中，这种新材料系统可以作为具有门控马约拉纳零模的拓扑超导体的复杂网络的平台[1-4]。我们展示了门控约瑟夫森结和一个高度透明的二维S-Sm界面的基础上的产品的过剩电流和正常状态电阻。
2015-11-07 cond-mat.mes-hall
Photon assisted tunneling of high order multiple Andreev reflections in epitaxial nanowire Josephson junctions
半导体/超导体混合体表现出一系列现象，可用于新物理学的研究和新技术的开发。因此，了解这种混合物的能量谱的起源是一个至关重要的目标。在这里，我们研究的约瑟夫森结定义的阴影外延InAsSb/Al纳米线。该器件在低温下表现出栅极可调的超电流，在有限的偏压下表现出多重Andreev反射（MAR）。在微波辐射下，MAR的光子辅助隧穿（PAT）在量子化能量处产生特征振荡边带，它依赖于MAR阶数$n$，与最近提出的经典Tien-Gordon方程的修正一致.量子化的能量间距与微波频率的缩放提供了由$n^\mathrm{th}$顺序隧道过程转移的有效电荷$ne$的独立确认。测量结果表明，PAT作为一个强大的方法分配的低能量的混合约瑟夫森器件的光谱特征的起源。
2022-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Phase controlled multi-terminal Josephson junction in ternary hybrid nanowire
本文在InAsSb-Al混合纳米十字结构中制备了多端约瑟夫森结，通过温度依赖相图阐明三元合并机制，并实验研究了超电流随结密度和外磁场调控端相位的变化。
2025-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Microwave spectroscopy of Andreev states in InAs nanowire-based hybrid junctions using a flip-chip layout
基于半导体纳米线的约瑟夫森结是用于电可调量子位结构（例如门控子或Andreev量子位）的潜在构建块。然而，一个实际的实现需要彻底调查的内在激发光谱。在这里，我们展示了低损耗超导微波电路的制造，结合高品质因数与良好的控制栅极架构，利用倒装芯片的方法。利用该平台对原位生长的InAs/Al核/半壳纳米线的Andreev态进行了单色调和双色调实验，并利用荫罩定义的约瑟夫森结对Andreev态进行了测量。在门控和磁通偏置光谱测量中，我们发现了由光子吸收介导的离散Andreev束缚态之间的单个准粒子和准粒子对跃迁的清晰特征。我们的实验结果支持模拟表明，该结驻留在中间通道长度制度。
2021-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
