Inductive microwave response of Yu-Shiba-Rusinov states
本文计算了跨越磁性杂质和自旋库仑阻塞量子点的相位偏置约瑟夫森结的频率相关导纳。局域磁矩产生Yu-Shiba-Rusinov束缚态，它控制子带隙吸收以及感应响应。我们的模型系统的超导自旋极化交换cotunnel结和计算的线性电流响应的交流偏置电压，包括其依赖于相位偏置以及粒子空穴，和源漏耦合的不对称性。相应的电感导纳进行了分析和比较的结果的零带宽，以及无限间隙近似超导安德森模型。所有三种方法都捕获了相互作用引起的$0-π$转变，其反映为绝热感应响应中的不连续性。
2021-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Collective Yu-Shiba-Rusinov states in magnetic clusters at superconducting surfaces
研究了超导体表面多个磁性吸附原子（团簇）产生的YSR态的性质。对于磁性团簇，其成分之间的距离相等，我们证明了形成有效的自旋非极化YSR状态与子间隙能量独立的磁性杂质的自旋配置。我们解决了任意自旋结构的问题，分析自旋极化（色散能级）和自旋非极化（钉扎能级）的解决方案。自旋极化溶液的能量可以用团簇的净磁矩来表征，而自旋非极化溶液的波函数则与之有效地解耦，这种解耦使得它们对热涨落是稳定的，并且可以在扫描隧道显微镜实验中检测到。
2018-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Coupled Yu-Shiba-Rusinov states in molecular dimers on NbSe$_2$
磁性杂质通过破坏时间反演对称性并在超导能隙内诱导出所谓的Yu-Shiba-Rusinov（YSR）低能束缚态，对超导性产生显著影响。在二维体系中，YSR态的空间范围大大增强，这将有利于耦合态的形成。本文利用低温扫描隧道显微镜（STM）和光谱学（STS）观测了二维超导体NbSe $_2$上单个酞菁钴（CoPC）分子的YSR态。我们使用STM横向操纵，以创建受控的CoPc二聚体，并证明耦合YSR状态的形成。实验结果证实了晶格和连续模型中的耦合态的理论分析。我们的工作形成了一个重要的一步，实现奇异的拓扑状态的设计师磁晶格。
2017-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Interplay Between Yu-Shiba-Rusinov States and Multiple Andreev Reflections
受最近对超导表面单个磁性杂质的扫描隧道显微镜实验的启发，我们在这里对Yu-Shiba-Rusinov束缚态和（多重）Andreev反射之间的相互作用进行了全面的理论研究。我们的理论是基于一个安德森模型与打破自旋简并和非平衡格林函数技术，使我们能够描述通过耦合到超导导线的磁性杂质的电子输运任意结的透明度的组合。使用这种组合，我们能够阐明不同的隧穿过程，给一个显着的贡献subgap运输。特别是，我们预测的发生大量的各种各样的Andreev反射介导的Yu-Shiba-Rusinov束缚态，明显不同于标准的Andreev过程中的非磁性系统。此外，我们提供了具体的指导方针，就如何实验确定的subgap功能源自这些隧道事件。总的来说，我们的工作提供了新的见解的作用的自旋自由度在Andreev输运物理。
2020-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Wave-function engineering on superconducting substrates: Chiral Yu-Shiba-Rusinov molecules
本研究利用超导基底上的磁性原子YSR态，通过基底调控打破对称性，设计出手性波函数，扩展了量子态工程的可能性。
2024-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Controlled length-dependent interaction of Majorana modes in Yu-Shiba-Rusinov chains
超导体上的磁性原子诱导局域Yu-Shiba-Rusinov（YSR）束缚态。拓扑超导性和马约拉纳模式可以在杂交YSR状态阵列中进行工程设计的建议导致了他们的深入研究。在这里，我们研究出现的Majorana模式从人工构建的锰（Mn）链超导铌（Nb）的杂化YSR状态的频带。通过在单原子水平上控制链的几何形状，我们可以测量到随着链长的增加，相互作用引起的Majorana模从链两端的能量分裂。我们发现周期性的长度，它们的相互作用被调谐到零内的实验能量分辨率。我们的工作揭示了操纵和最小化有限大小系统中马约拉纳模式之间的相互作用的方法，这是基于马约拉纳的量子信息存储和处理所需的。
2021-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Self-Organized Topological Superconductivity in a Yu-Shiba-Rusinov Chain
我们研究了一个耦合到常规三维超导体的磁矩交换链。在正常状态下，链有序成共线配置，而在超导相，我们发现铁磁性是不稳定的磁螺旋状态的形成。除了弱交换耦合的螺旋波矢量大大超过超导相干长度的倒数作为一个结果的强烈的自旋-自旋相互作用介导的子带的Yu-Shiba-Rusinov状态。此外，简单的自旋-自旋交换描述随着子带隙穿过费米能而分解，其中螺旋相位通过带内的$p-$波超导能隙的自发打开而变得稳定。这导致了电子驱动的拓扑超导性与马约拉纳边界模式使用超导表面上的磁性原子的可能性。
2016-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin relaxation, Josephson effect and Yu-Shiba-Rusinov states in superconducting bilayer graphene
双层石墨烯有两个不等价的亚晶格，因此，相同的吸附原子杂质可以表现在光谱上不同的方式-尖锐与宽共振附近的电荷中性-这取决于它吸附的亚晶格。采用格林函数的分析方法和数值Kwant包，我们调查的光谱和运输之间的相互作用的共振和超导相干诱导的双层石墨烯接近的s波超导体。通过分析准粒子自旋弛豫速率、Yu-Shiba-Rusinov态能量、Andreev谱和约瑟夫森结的超导特性与掺杂和温度的关系，我们发现了区别共振和非共振区域的独特超导特征。我们的研究结果在某些方面超越了超导双层石墨烯，并适用于由共振磁性杂质功能化的一般s波超导体。
2022-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Non-Topological Edge-Localized Yu-Shiba-Rusinov States in CrBr$_3$/NbSe$_2$ Heterostructures
本研究利用低温扫描隧道显微镜和光谱学探究CrBr$_3$/NbSe$_2$异质结，发现其边缘存在非拓扑的Yu-Shiba-Rusinov态，证实了该系统缺乏拓扑超导性，并呼吁深入理解磁绝缘体与超导体的相互作用。
2025-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Breakdown of the Hebel-Slichter effect in superconducting graphene due to the emergence of Yu-Shiba-Rusinov states at magnetic resonant scatterers
采用解析方法和量子输运模拟，我们研究了在共振磁性和自旋轨道活性杂质存在下，由$s$波超导体邻近的石墨烯中准粒子自旋的弛豫。在非共振状态下，当电子从磁性杂质上散射时，弛豫随温度的降低而增加，即Hebel-Slichter效应;当杂质具有自旋轨道耦合时，弛豫随温度的降低而减小。这种独特的温度依赖性（不存在于正常状态）唯一区分两种散射机制。然而，我们表明，赫贝尔Slichter图片打破共振。在超导能隙内Yu-Shiba-Rusinov束缚态的出现使谱重重新分布远离磁共振。结果与Hebel-Slichter理论相反：自旋弛豫随温度降低而减小。我们的研究结果适用于一般的$s$波超导体与共振磁性杂质，而且，正如我们所示，共振磁性约瑟夫森结。
2020-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Coupled Yu-Shiba-Rusinov states induced by a many-body molecular spin on a superconductor
超导体上的磁性杂质诱导Yu-Shiba-Rusinov（YSR）束缚态，通过隧道光谱检测为超导能隙内的长寿命准粒子激发。耦合YSR态构成了设计人工超导态的基本元素，但它们的衬底介导的相互作用通常很弱。在本文中，我们报告说，分子内（Hund的样）交换相互作用产生耦合YSR状态跨分子平台。我们测量了磁性铁卟啉在Pb（111）表面的YSR谱，发现了两个轨道相互作用通道的证据，这两个轨道相互作用通道反转了它们在分子上的粒子-空穴不对称性。数值计算表明，这两个通道具有相同的YSR非对称性图案是由两个具有相反势散射的自旋托管轨道强耦合引起的。这两个通道可以通过将电子隧穿到每个轨道中来类似地激发，描绘了使用分子平台的纠缠超导束缚态的新场景。
2021-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Photon-assisted tunneling at the atomic scale: Probing resonant Andreev reflections from Yu-Shiba-Rusinov states
超导结中的超导过程有很多种，包括单个电子、库珀对，甚至更多的电子通过多次Andreev反射而转移。光子辅助隧穿与古老的Tien-Gordon模型相结合，长期以来一直是识别超导体之间隧穿过程的有力工具。在这里，我们探测超导隧道结，包括杂质诱导的Yu-Shiba-Rusinov（YSR）状态，通过暴露在微波辐射的超导尖端的扫描隧道显微镜。我们发现，一个简单的Tien-Gordon描述描述的隧穿单电子和库珀对到裸衬底，但打破了隧穿通过YSR状态的共振Andreev反射。我们开发了一个改进的理论描述，这是非常符合数据。我们的研究结果建立了光子辅助隧穿作为一个强大的工具来分析隧穿过程在原子尺度上，这应该是特别翔实的非常规和拓扑超导体。
2020-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum magnetism and topological superconductivity in Yu-Shiba-Rusinov chains
超导体上的磁性吸附原子链被认为是实现Majorana终态的有希望的系统。在这里，我们表明，稀Yu-Shiba-Rusinov（YSR）链也是一个通用的平台，量子磁性和相关的电子动力学，具有广泛的可调自旋值和耦合。针对亚能隙激发，我们导出了稀量子YSR链的扩展$t-J$模型，并用它研究了相图和隧穿谱。我们探讨了量子磁性的拓扑超导相的形成的影响，对比现有的模型假设经典的自旋纹理。
2021-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Emergence and Manipulation of non-equilibrium Yu-Shiba-Rusinov states
含时现象实验研究的进展为研究强关联和拓扑材料的复杂电子结构开辟了一条新的途径。在$s$波超导体中，磁性杂质诱导的Yu-Shiba-Rusinov（YSR）态为研究系统对磁环境随时间变化的响应提供了一个理想的候选系统.在这里，我们表明，通过施加随时间变化的磁交换耦合，通过改变杂质二聚体中的磁矩的相对排列，或通过杂质磁矩的周期性驱动，可以通过随时间变化的量子相变，其中系统经历了从单线态到双线态基态的过渡来调谐系统。我们表明，电子系统对外部扰动的响应，可以通过随时间变化的微分电导，$dI(t)/dV$，这在类似于平衡的情况下，是成比例的非平衡局域态密度成像。我们的研究结果开辟了可视化复杂量子系统对依赖于时间的外部扰动的响应的途径。
2021-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Yu-Shiba-Rusinov bands in ferromagnetic superconducting diamond
材料中不同奇异特性的组合为其新的潜在应用的出现铺平了道路。一个例子是最近发现的相互对立的铁磁性和超导性的氢化掺硼金刚石，这有望成为一个有吸引力的系统，探索非常规物理共存。在这里，我们展示了Yu-Shiba-Rusinov（YSR）带的出现，其空间范围为几十纳米，在铁磁超导金刚石中使用扫描隧道光谱。我们从理论上证明了三维超导体表面的二维自旋晶格是如何产生YSR带的，以及它们的态密度分布是如何与自旋晶格结构相关联的。实现铁磁性和超导性共存的新形式的既定策略为设计不寻常的电子状态以及设计性能更好的超导设备开辟了一条道路。
2020-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Qubit based on spin-singlet Yu-Shiba-Rusinov states
通过与超导体的Bogoliubov准粒子结合，可以屏蔽单电子占据的相互作用量子点的局域磁矩。这在超导能隙内产生了一个长寿命的离散自旋单重态，称为Yu-Shiba-Rusinov（YSR）态。我们研究了嵌入两个超导小岛之间的量子点诱导的亚带隙态的性质。我们发现该系统具有两个自旋单重态亚带隙态，它们具有不同的空间电荷分布。这些状态可以线性叠加，并使用施加在栅电极上的电场脉冲进行相干操纵。这样的YSR量子比特可以使用当今的技术来实现。
2021-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Yu-Shiba-Rusinov states in a superconductor with topological Z2 bands
Yu-Shiba-Rusinov（YSR）态是超导体中磁性杂质诱导的局域带隙态。最近的实验使用STM针尖来操纵Fe吸附原子和具有具有拓扑表面态的$Z_2$非平凡能带结构的${\rm FeTe}_{0.55}{\rm Se}_{0.45}$超导体之间的交换耦合。当针尖靠近单个Fe吸附原子时，隙内态的能量被调制，并出现两个不寻常的零能交叉，这不能通过将磁性杂质耦合到超导拓扑表面狄拉克锥来理解。在这里，我们用数值和解析方法研究了具有非平凡$Z_2$带的超导体中的YSR态，并解释了作为磁性杂质和体态之间交换耦合的函数的两个零能量交叉的起源。我们分析了拓扑表面状态的作用，并比较间隙状态与平凡的$Z_2$带系统。进一步研究了YSR态的自旋极化，为今后的实验测量提供了依据。
2022-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Yu-Shiba-Rusinov screening of spins in double quantum dots
耦合到超导体的磁性杂质在超导能隙内产生Yu-Shiba-Rusinov（YSR）态。随着交换耦合的增加，该态的激发能最终过零，系统切换到YSR基态，束缚准粒子通过$\hbar/2$屏蔽杂质自旋。在这里，我们探索InAs纳米线双量子点隧道耦合到超导体，并证明自旋1/2和自旋1状态的YSR屏蔽。通过9个不同的电荷状态的双点门控，我们表明，蜂窝图案的零偏置电导峰，原型的双点耦合到正常的引线，被替换为线的零能量YSR状态。这些封闭区域的YSR屏蔽点自旋显示独特的光谱特征，其特征形状和拓扑结构显着改变隧道耦合强度。我们发现一个简单的零带宽近似，并与数值重整化群计算的双轨道安德森模型的良好协议。
2017-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Odd-parity ground state in dilute Yu-Shiba-Rusinov dimers and chains
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Dahlem Center for Complex Quantum Systems and Fachbereich Physik, Freie Universität Berlin（达勒姆复杂量子系统中心及物理系，柏林自由大学）；Institut für Experimentelle und Angewandte Physik, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel（基尔大学实验与应用物理学研究所）；Ruprecht Haensel Laboratory, Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（鲁普雷希特·亨塞尔实验室，德国电子同步加速器研究所）
研究通过STM在NbSe₂上构建奇宇称基态双体，揭示其作为拓扑YSR链前体的潜力，并发现YSR带形成与量子自旋效应和铁磁耦合有关。
2025-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Yu-Shiba-Rusinov states, the BCS-BEC crossover, and the exact solution in the flat-band limit
研究了Richardson模型中磁性杂质超导体在不同电子配对强度下的亚带隙Yu-Shiba-Rusinov（YSR）态，从弱耦合Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）态到强耦合BEC态.我们观察到，作为杂交强度和杂质的现场电位的函数的YSR激发光谱的配对强度的增加的效果是唯一的定量，事实上，相当弱的结果时，适当地重新缩放。我们进一步证明了这个问题在深BEC极限下是解析可解的，这相当于平带超导。这个精确解可以与零带宽（ZBW）有效BCS平均场哈密顿量有关，其中超导体由具有现场配对的单电子能级描述。理查森模型的BCS和BEC区域之间的微小差异解释了BCS平均场哈密顿量的简单ZBW计算的成功。一个ZBW模型只需要一个合适的参数重新调整，成为有用的定量预测工具的完整的问题。
2022-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin-polarized currents and noise in NS junctions with Yu-Shiba-Rusinov impurities
被磁性杂质无序化的传统超导体表现出与原始超导体截然不同的物理性质。在我们之前的工作[Phys. Rev. B 92，245430（2015）]中，我们探索了两种极端情况下这种系统的光谱和热力学性质：完全随机和铁磁排列的杂质磁矩。在这里，我们考虑这些系统的输运性质，并表明它们有可能被用于超导自旋电子器件。每个磁性杂质贡献一个Yu-Shiba-Rusinov（YSR）束缚态的频谱，驻留在子带隙能量。假设YSR态形成金属带，我们证明了当杂质是铁磁有序的时，这些态所携带的隧穿电流可以是高度自旋极化的。自旋极化可以通过简单地调节偏置电压来切换。此外，即使当杂质自旋完全不相关时，如果隧道界面是自旋激活的，仍然可以实现电流的几乎100%的自旋极化。我们计算电流和噪声，隧道和完全透明的制度之间的接口的变化参数，并分析单粒子和Andreev反射过程的相对作用。
2016-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Yu-Shiba-Rusinov states in real metals
由超导体带隙内的磁性杂质诱导的Yu-Shiba-Rusinov（YSR）态的理论描述通常依赖于经典自旋模型或限于自旋1/2量子自旋。这些模型未能解释过渡金属杂质诱导的YSR态的重要方面，包括耦合到几个传导电子通道的更高量子自旋的影响，晶体或配体场效应，以及磁各向异性。我们介绍和探讨了零带宽模型，它结合了这些方面，很容易解决的数值，并在几个限制情况下分析听话。该模型的主要简化是忽略杂质自旋和传导电子之间的交换耦合的近藤重整化。然而，我们发现在这些情况下，我们可以比较我们的结果与现有的数值重整化群计算优秀的对应。我们应用该模型来获得和理解作为配对强度和磁各向异性以及子隙激发谱的函数的相图。单通道的情况下是最相关的过渡金属杂质嵌入到超导衬底上的金属配合物，而多通道的情况下过渡金属吸附原子模型。
2021-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Mapping of Yu-Shiba-Rusinov states from an extended scatterer
我们用亚分子分辨率研究了酞菁铜分子与超导Vanessa（100）表面相互作用产生的Yu-Shiba-Rusinov（YSR）态的空间演化.每个分子在不同的能量下产生几个YSR状态，显示出明显不同的空间强度模式。令人惊讶的是，在分子上发现最大的YSR强度不是在金属中心，而是靠近吡咯N-原子之一，表明通过有机配体的强分子底物相互作用。能量分辨的YSR图表明，不同的YSR态来源于不同的分子轨道。我们还遵循的YSR状态远远超出的程度的分子，并发现明确的振荡的YSR强度没有强烈的粒子空穴散射相位差。这与点散射模型的预期和最近关于超导体上原子杂质的实验结果相反。我们的结果可以解释作为扩展散射体的分子系统。我们的研究结果提供了新的见解，是至关重要的解释各种磁系统对超导体的影响，特别是那些在马约拉纳束缚态的背景下讨论，因为它们的大小不能被视为点一样，以及。
2018-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Broadened Yu-Shiba-Rusinov states in dirty superconducting films and heterostructures
几十年来，超导体中的势和磁无序的相互作用仍然是一个活跃的研究领域。在Usadel方程的框架下，我们研究了脏超导膜中孤立经典磁性杂质附近的局域态密度。我们发现，一个潜在的无序结果在Yu-Shiba-Rusinov（YSR）能量的局域态密度的δ函数加宽。该加宽与膜的正常状态扩展电阻的平方根成比例。我们表明，介观波动所造成的潜在的障碍影响至关重要的一个档案的本地密度的状态附近的YSR能量。此外，我们证明了扫描隧道显微镜的尖端可以掩盖的YSR功能在当地的态密度。此外，我们还研究了位于脏超导体/正常金属结正常区域的磁性杂质链附近的局域态密度。我们发现在局域态密度附近的YSR能量的共振。共振峰的能量尺度由正常状态下每平方膜电阻的平方根控制。
2022-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Yu-Shiba-Rusinov states in 2D superconductors with arbitrary Fermi contours
超导体上的磁性杂质诱导子带隙Yu-Shiba-Rusinov（YSR）束缚态，这些束缚态位于杂质位置，并在几纳米的距离内逐渐远离杂质。在这篇文章中，我们提出了一个理论方法来计算的YSR谱的空间分布的二维超导体的任意费米轮廓（FC）的磁性杂质的存在下。基于格林函数（GF）理论，我们将任意轮廓形状近似为正多边形，得到了一个通用的解析表达式。这种方法使我们能够显示YSR状态的空间衰减（因此，扩展）和宿主超导体的FC形状之间的联系。我们进一步应用该方法计算了附近杂质原子存在下YSR态的演化，并将计算结果与$β$ -Bi 2 Pd超导体上锰二聚体相互作用的扫描隧道显微镜（STM）测量结果进行了比较.该方法可以很容易地扩展到任何数量的磁耦合杂质，因此，提供了一个有用的工具，用于模拟在人工原子纳米结构的相互作用YSR态的光谱特性。
2022-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Yu-Shiba-Rusinov states in phase-biased S-QD-S junctions
研究了相位差对超导环与自旋库仑阻塞量子点中Yu-Shiba-Rusinov（YSR）态的影响。在充电能量大于超导能隙的限制下，我们确定了子能隙激发谱，相应的超导电流，以及由正常金属隧道探针测量的微分电导。在没有相位差的情况下，只有超导体铅电子的一个线性组合耦合到自旋，这给出了单个YSR状态。然而，对于有限相位差，它实际上是一个双通道散射问题，因此从间隙边缘出现了一个额外的状态。相位相关的YSR态的能量依赖于栅极电压，并且一个态可以在奇数占据的谷内两次过零能量。这些交叉点被移向电荷简并点的相位差，对应于较大的交换耦合。此外，零能量交叉引起幅度为$4e^2/h$的微分电导中的谐振峰。最后，我们证明了量子点自旋的量子涨落不会改变定性的任何结果。
2016-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Effects of nonmagnetic disorder on the energy of Yu-Shiba-Rusinov states
我们研究了Yu-Shiba-Rusinov态（超导体中磁散射体周围形成的束缚态）对二维和三维系统中磁无序存在的敏感性。我们制定了一个散射的方法来解决这个问题，并减少了两个贡献：无序引起的正常反射和Andreev反射的振幅的随机相位的无序的影响。我们发现，这两个都是小的，即使是适度的混乱。在无序诱导的平均自由程小于超导相干长度的脏极限中，Yu-Shiba-Rusinov态的能量变化在费米波长与平均自由程的比值中保持较小，这种效应在三维中更为明显，只有磁散射体的几个费米波长范围内的杂质才有贡献。在两个维度上，能量的变化是一个对数因子，因为杂质的贡献达到了超导相干长度的数量级的距离。
2017-11-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Photon-assisted resonant Andreev reflections: Yu-Shiba-Rusinov and Majorana states
光子辅助隧穿经常提供有关潜在电荷转移过程的详细信息。特别地，Tien-Gordon方法及其扩展预测偏置电压中的边带间距是单个隧穿事件中转移的电子数量的直接指纹。在这里，我们分析了光子辅助隧穿到亚带隙状态的超导体在小的温度和偏置电压的限制，隧穿是由共振Andreev过程为主，不符合简单的Tien-Gordon理论的预测。我们的分析是基于一个系统的Keldysh计算的亚间隙电导，并提供了一个详细的分析理解光子辅助隧道进入亚间隙状态，在最近的实验非常一致。我们专注于从超导电极隧穿到与磁性杂质或吸附原子相关的Yu-Shiba-Rusinov状态，但我们也明确地将我们的结果扩展到包括超导体中的正常金属电极或其他类型的亚带隙状态。特别是，我们认为，光子辅助Andreev反射提供了一个高精度的方法来测量小，但非零能量的subgap状态，这可能是重要的区分常规subgap状态从马约拉纳束缚态。
2021-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin-orbit coupling induced splitting of Yu-Shiba-Rusinov states in antiferromagnetic dimers
磁原子与超导体的库珀对耦合，产生Yu-Shiba-Rusinov态（简称Shiba态）。在存在足够强的自旋轨道耦合的情况下，由这些原子的系综中的Shiba态的杂化形成的带可以支持低维拓扑超导性，其中Majorana束缚态位于系综的边缘。然而，自旋-轨道耦合在磁性原子二聚体中的Shiba态杂化中的作用，这种系统的构建模块，在很大程度上尚未探索。在这里，我们揭示了从单个Mn吸附原子到人工构建的铁磁和反铁磁耦合Mn二聚体的杂化多轨道Shiba态的演化。在二聚体形成时，原子Shiba轨道分裂为两种类型的磁性排列。我们的理论计算归因于反铁磁二聚体的意外分裂自旋轨道耦合和破缺的反演对称性在表面。我们的观察指出了以前未考虑的因素的相关性的形成的芝带和它们的拓扑分类。
2020-10-08 cond-mat.supr-con
Investigation of the Yu-Shiba-Rusinov states of a multi-impurity Kondo system
近年来，由于拓扑超导的可能性，相互作用的磁性原子与超导体的耦合研究引起了人们极大的兴趣。这种原子与超导体中电子的近藤交换耦合J_K具有对破缺效应，在超导能隙中产生所谓的Yu-Shiba-Rusinov（YSR）态，其能量位置与拓扑超导性的要求密切相关。在这里，使用扫描隧道显微镜的尖端，我们人工制作了一个多杂质Kondo系统耦合到超导主机组成的Fe吸附原子与组装的间隙Fe原子的氧重建Ta（100）表面上的相互作用，我们实验研究的Kondo屏蔽和YSR状态的签名。借助于数值重整化群（NRG）计算，我们证明了所观察到的行为可以通过一个双杂质Kondo系统来定性地再现，该系统的杂质间反铁磁相互作用J由组装中填隙Fe原子的数目来调节.当驱动系统从两个解耦的Kondo单线态（小J）到反铁磁二聚体（大J）时，YSR态在其能量位置和粒子-空穴不对称性方面表现出特征交叉。
2019-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Robust Spin Polarization of Yu-Shiba-Rusinov States in Superconductor/Ferromagnetic Insulator Heterostructures
本研究在单点近似下考虑杂质自旋量子性质，发现超导体/铁磁绝缘体异质结构中的YSR激发具有由交换场保护的稳健自旋极化，且在强耦合区开启微小磁场时会出现经典理论无法预测的能级劈裂。
2023-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Connection between zero-energy Yu-Shiba-Rusinov states and 0-$π$ transitions in magnetic Josephson junctions
研究了弹道准一维超导体/铁磁绝缘体/超导体（S/FI/S）约瑟夫森结的束缚态谱和0- $π$跃迁.除了Andreev束缚态，源于相位相干性，磁势垒产生了性质不同的Yu-Shiba-Rusinov（YSR）束缚态，具有真正的光谱特征和自旋特性。我们表明，零能量YSR状态是更强大的标量隧穿比他们的Andreev同行，也指纹量子相变从结' 0到$π$阶段，连接到一个可测量的约瑟夫森电流的逆转，这种巧合也持续存在的Rashba自旋轨道耦合。
2018-10-25 cond-mat.supr-con
Yu-Shiba-Rusinov bound states induced by a spin flipper in the vicinity of a s-wave superconductor
本文用BTK方法研究了在超导能隙中存在自旋翻转器（高自旋磁性杂质）时Yu-Shiba-Rusinov束缚态的形成和特性。我们专注于电导谱中的零能量，并显示了如何形成一个峰值在$E=0$由于翻转的磁性杂质自旋，但没有翻转的情况下，在$E=0$的电导谱中的下降形式。该$E=0$电导峰几乎在$2e^2/h$值处量子化，然而，与由于马约拉纳状态形成的$E=0$峰相比，它由于非拓扑原因而出现。
2018-07-30 cond-mat.supr-con
Spin-polarized Yu-Shiba-Rusinov states in an iron based superconductor
当磁性原子与超导体相互作用时，会出现Yu-Shiba-Rusinov（YSR）束缚态。在这里，我们报告的自旋分辨光谱研究与铁原子沉积在拓扑超导体FeTe0.55Se0.45的表面上使用自旋极化扫描隧道显微镜的YSR状态。我们清楚地确定了在有限能量的超导能隙内具有相反的自旋极化的YSR束缚态对的自旋签名，正如理论预测的那样。此外，我们还观察到零能量束缚态的一些吸附的铁原子。在这种情况下，自旋签名被发现是不存在的马约拉纳绑定状态与Fe吸附原子FeTe0.55Se0.45的情况下。
2020-11-11 cond-mat.supr-con
Yu-Shiba-Rusinov bands in superconductors in contact with a magnetic insulator
超导体-铁磁体异质结构由于与库珀对与磁化强度的自旋相关相互作用有关的许多现象而引起人们的兴趣。在这里，我们解决的磁绝缘体的超导体的状态密度的基础上最近开发的边界条件强自旋相关的接口的影响。我们表明，边界的磁性绝缘体有类似的效果，如磁性杂质的存在。特别是，我们发现，强散射局域自旋导致的Shiba带的形成的杂质效应可以映射到边界问题。
2017-10-12 cond-mat.supr-con
Full orbital decomposition of Yu-Shiba-Rusinov states based on first principles
本文将Bogoliubov-de Gennes（BdG）方程应用于屏蔽KKR（Screened Korringa-Kohn- Rostoker）方法，自洽地求解了含替代杂质的三维晶体的超导态。在这份报告中，我们扩展了这个理论框架，使共线磁性，并将其应用到面心立方铅与三维磁性杂质。在磁性杂质的存在下，有一个对破碎的效果，导致超间隙Yu-Shiba-Rusinov（YSR）的状态，我们分解成从个人的轨道特性的贡献。我们确定这些杂质状态的空间范围，显示不同的轨道特性如何影响超导能隙内的YSR状态的细节。我们的工作突出了基于第一原理的描述的重要性，它捕获了定量的细节，使直接与实验结果进行比较成为可能。
2021-07-01 cond-mat.supr-con
Diluted Yu-Shiba-Rusinov arrays on the $β$-Bi$_2$Pd anisotropic superconductor
该研究在β-Bi$_2$Pd表面构建不同维度的稀释Mn原子YSR阵列，结合谱学测量与Green函数模型，揭示费米面各向异性对YSR态耦合、分裂及手性LDOS空间分布的调控作用。
2024-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Yu-Shiba-Rusinov states of impurities in a triangular lattice of NbSe$_{2}$ with spin orbit coupling
本文研究了超导主体三角晶格中磁性杂质自旋极化束缚态的形貌。在实验上已在2 H-NbSe $_{2}$晶体中观察到这种态[G. C. M 'enard等人，11，1013（2015）]，并揭示了延伸至数十纳米的振荡粒子-空穴不对称性。利用Bogoliubov-de Gennes方法研究了存在自旋轨道相互作用时的Yu-Shiba-Rusinov态。我们还研究了双杂质在三角晶格中几个相对位置的束缚态。
2017-11-09 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Quantum Geometric Origin of Yu-Shiba-Rusinov States
The University of Tennessee（田纳西大学）
本文揭示YSR束缚态的量子几何起源，证明正常态量子几何控制束缚态数量、能量与对称性，并在1H-NbSe2中预言三个YSR通道，为探测波函数几何提供新途径。
2026-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Yu-Shiba-Rusinov bound states versus topological edge states in Pb/Si(111)
目前，拓扑超导和马约拉纳费米子领域有着巨大的活动。在提出的许多问题中，建立与马约拉纳费米子相关的特征（如零偏置峰）的拓扑或非拓扑起源变得越来越重要。在这里，我们比较了与孤立的磁性杂质或与原子级薄超导体Pb/Si（111）强耦合的磁性团簇相关的带隙特征。我们用扫描隧道显微镜和光谱仪（STM/STS）研究了这个系统。我们利用Pb/Si（111）单层既可以存在于晶体有序相也可以存在于无公度无序相的事实来比较在这两个相中观察到的光谱特征。这使我们能够证明，我们发现周围的磁簇在无序相的Pb的强解析的间隙状态有一个明确的拓扑起源。
2018-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Temperature dependent energy gap for Yu-Shiba-Rusinov states at the quantum phase transition
该研究针对量子相变处YSR态能隙与原始理论不符的问题，通过研究多种能隙产生场景，发现序参量的局域抑制是能隙产生的原因，完善了YSR态相关理论。
2025-10-29 cond-mat.supr-con
Yu-Shiba-Rusinov States and Ordering of Magnetic Impurities Near the Boundary of a Superconducting Nanowire
我们从理论上研究了一维纳米线与常规$s$波超导体边界附近的一个和两个磁性杂质诱导的谱，并提取了基态磁位形.我们表明，由磁性杂质支持的子带隙状态的能量，强烈影响的距离小于超导相干长度的边界。特别地，当杂质移向边界时，多个量子相变周期性地发生，其中超导冷凝物的奇偶性在偶数和奇数之间振荡。我们发现两个磁性杂质的磁性基态组态不仅依赖于它们之间的距离，而且还明确地依赖于它们离开纳米线边界的距离。因此，磁性基态可以从铁磁性切换到反铁磁性，同时通过同时将两种杂质移离边界来保持杂质间距离不变。利用紧束缚模拟方法，在弱耦合区和任意杂质耦合强度下，解析地得到了两个杂质的基态磁结构。
2020-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Tuning Yu-Shiba-Rusinov States in a Quantum Dot
本文研究了底栅InAs纳米线与普通引线和超导铝引线耦合时的亚带隙态输运谱。该设备显示出清晰的解决子间隙状态，我们可以跟踪系统的耦合参数进行调整，并作为间隙是通过一个磁场关闭。我们系统地提取系统参数，通过使用数值重整化群理论拟合的量子点的水平是通过量子相变静电和磁性调谐。我们也给出了一个直观的描述子间隙激发。
2016-09-13 cond-mat.supr-con
Yu-Shiba-Rusinov States in Ising Superconductors
University of Konstanz（康斯坦茨大学）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）
研究通过单个磁性杂质探测伊辛超导态，分析自旋轨道耦合和磁场下尤-希巴-鲁辛诺夫束缚态的形成，揭示其能谱特性与配对结构的关系，展示磁性杂质作为超导态结构敏感探针的作用。
2026-07-21 cond-mat.supr-con
Observation of tunable single-atom Yu-Shiba-Rusinov states
自旋与底层衬底的耦合是大量现象的基础。在金属基底的情况下，可以发生吸附原子磁矩的近藤屏蔽。当衬底变成超导体时，出现了一种有趣的情况，由于吸附原子自旋导致的对断裂导致Yu-Shiba-Rusinov束缚态，但也与Kondo现象交织在一起。通过扫描隧道谱，我们分析了近藤屏蔽和超导性的相互依赖关系。我们对Nb（110）上单个Fe原子的研究表明，这种耦合和由此产生的YSR态与吸附位置密切相关，并揭示了在近藤温度下的量子相变，其温度与超导能隙相当。结合密度泛函理论和连续时间量子Monte-Carlo计算的实验签名合理化，严格对待磁性和杂化效应在平等的基础上。
2020-06-16 cond-mat.supr-con
Robust poor man's Majorana zero modes using Yu-Shiba-Rusinov states
本文利用Yu-Shiba-Rusinov态构建双站点Kitaev链，实现了带隙大于70 μeV且电荷离散度更低的鲁棒“穷人版”马约拉纳态，有助于量子比特操控和非阿贝尔物理演示。
2023-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Topological Yu-Shiba-Rusinov chain in monolayer transition-metal dichalcogenide superconductors
过渡金属二硫属化合物（TMD）单分子膜是一种二维材料，其低能区由两个不等价的谷组成。价带由于强的自旋轨道耦合而具有大的自旋分裂。此外，自旋在一个谷中向上极化，在另一个谷中向下极化（在垂直于二维晶体的方向上）。我们专注于轻空穴掺杂系统的费米面由两个不相连的圆圈与相反的自旋。对于邻近诱导和本征局域吸引相互作用诱导的超导性，在该系统中，完全带隙的谷间配对态是有利的，这是由于缺乏中心对称性而导致的单线态和m=0三线态的相等叠加。我们表明，铁磁有序的磁性吸附原子链放置在一个单层TMD超导体提供了一个平台，实现一维拓扑超导态的特点是存在的Majorana零模在其两端。我们得到了拓扑相图，并指出拓扑超导相不仅受吸附原子间距和磁矩方向的影响，而且还受链相对于晶体的取向的影响。
2016-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Scaling of Yu-Shiba-Rusinov energies in the weak-coupling Kondo regime
超导体上顺磁杂质的自由自旋态与屏蔽杂质的竞争可用近藤屏蔽$k_BT_K$与超导配对能$Δ$的能量标度来表征。当实验温度抑制近藤屏蔽，但保持超导性，即，当$Δ/k_B > T > T_K$时，此描述失败。在这里，我们探讨了这个温度范围内的一组锰酞菁分子修饰与氨（MnPc-NH $_3$）的铅（111）。我们表明，这些分子表现出弱耦合近藤共振满足所需的能量条件。我们关联了超导能隙内Yu-Shiba-Rusinov（YSR）束缚态的能量与近藤共振强度。我们揭示了束缚态能量遵循超导体上经典自旋的期望。这一发现是重要的，鉴于许多理论预测使用经典的自旋模型，特别是在超导衬底上的磁性纳米结构的马约拉纳束缚态的描述。
2017-10-12 cond-mat.supr-con
Yu-Shiba-Rusinov states of single magnetic molecule in an $s-wave$ superconductor
利用数值重整化群理论研究了s波超导衬底中单个磁性分子的YSR束缚态性质.该分子由一个大的核心自旋和一个单一的轨道，通过交换相互作用耦合。单重态/二重态过渡的临界库仑相互作用降低，在存在这种交换相互作用的铁磁和反铁磁耦合。YSR态的数目也增加到两对，然而，在单重态阶段，其中一对的光谱权重为零。我们探讨了使用安德森模型的间隙状态的演变。远离粒子-空穴对称点，结果表明，在保持库仑相互作用固定的情况下，随着在位能量的降低，出现了双重态-单重态-双重态转变。为了理解这些结果，我们在大超导序参量的极限下给出了一个有效的分子模型。定性地，它解释了各种相变和光谱性质的间隙状态。最后，我们分析了核自旋的磁各向异性场对带隙态的影响。由于自旋激发态的内部自由度，大量的新的状态出现在间隙内。根据单轴各向异性场的符号和强度，结果表明多达三对YSR状态。
2020-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Fermi-Level Pinning of Yu-Shiba-Rusinov States in a Superconductor with Weakly Broken Spin-Rotational Invariance
本文通过完全自洽平均场最小模型，研究了在自旋旋转对称性微弱破缺的超导体中，YSR共振能量在临界耦合窗口内被钉扎在费米能级且杂质磁矩连续旋转的现象，强调了自洽性对理解复杂磁相互作用的关键作用。
2025-05-27 cond-mat.supr-con
Zeeman effects on Yu-Shiba-Rusinov states
当杂质自旋与巡游准粒子自旋之间的交换相互作用足够强或足够弱时，超导体中磁性杂质的基态分别为屏蔽自旋和自由自旋。在这两种情况下，最低激发态都是超导能隙内的束缚态，称为Yu-Shiba-Rusinov（YSR）态。的YSR状态是空间本地化，能量隔离，并充分自旋极化，导致应用程序，如功能扫描探针。虽然任何应用都需要确定杂质自旋是屏蔽的还是自由的，但合适的实验技术一直难以捉摸。在这里，我们展示了一个明确的方法来确定杂质基态使用塞曼效应。我们对Cu（111）表面和由单个磁性Fe原子修饰的超导Nb尖端之间形成的结进行了超低温扫描隧道谱研究。根据Fe吸附物的条件，光谱中的YSR峰在磁场中分裂或移动，分别表示Fe自旋被屏蔽或自由。我们的观测结果为磁性和超导性之间的竞争提供了新的见解，并为YSR态的应用奠定了基础。
2022-08-17 cond-mat.supr-con
Study of Yu-Shiba-Rusinov bound states by tuning the electron density at the Fermi energy
磁性原子可以破坏超导体的库珀对，导致超导带隙内Yu-Shiba-Rusinov（YSR）束缚态的形成。理论预言可以通过调节费米能级处的电子密度来控制YSR束缚态，但尚未得到深入的研究。在这项工作中，我们研究了YSR的束缚态响应的潜在散射U的性质，通过调整电子密度在费米能量。通过比较Pb（111）上的Mn酞菁分子和PbSe/Pb（111）上的Co原子两个体系，我们证明了U的符号可以通过改变费米能级处的电子密度而明确地确定。我们还表明，U竞争的交换相互作用JS在形成YSR束缚态。我们的工作提供了深入了解磁性原子和超导体之间的相互作用在基础水平。
2020-10-20 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Spatially dispersing Yu-Shiba-Rusinov states in the unconventional superconductor $\mathrm{FeTe}_{0.55}\mathrm{Se}_{0.45}$
通过使用扫描隧道显微镜（STM），我们发现和表征的色散，能量对称的间隙状态的铁基超导体$\mathrm{FeTe}_{0.55}\mathrm{Se}_{0.45}$，一种材料，表现出签名的拓扑超导性，和马约拉纳束缚态的涡核或杂质的位置。我们使用一个超导STM尖端增强的能量分辨率，这使我们能够表明，杂质状态可以通过费米能级与不同的尖端样品的距离进行调谐。我们发现杂质态是Yu-Shiba-Rusinov（YSR）型的，并认为能量漂移是由于$\mathrm{FeTe}_{0.55}\mathrm{Se}_{0.45}$中的低超流密度导致的，这使得针尖的电场可以轻微穿透样品。我们模型的单杂质安德森模型内的新引入的尖端门控的情况下，发现很好的协议的实验数据。
2020-06-23 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Non-local detection of coherent Yu-Shiba-Rusinov quantum projections
本文利用超导体表面量子围栏的本征模式，实验实现了磁性杂质诱导的Yu-Shiba-Rusinov量子态的相干投影，并通过调谐围栏本征模式穿过费米能操纵其粒子-空穴组成，提出了一种受控非局域探测磁体-超导体混合量子态的新方法。
2024-10-21 cond-mat.supr-con quant-ph
