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我们研究电压偏置的单渠道连接处的电荷传输,涉及有限的库珀对动量的螺旋超导体。对于约瑟夫森结,平衡电流相关的关系显示出超级传导二极管效应:临界电流取决于传播方向。我们为电压偏置的约瑟夫森二极管制定了一种散射理论,并表明多个安德烈的反射过程在DC电流 - 电压曲线中导致在低温和小电压下,由于光谱间隙的多普勒移位而导致的小电压。在当前偏向的情况下,二极管效率具有最大的矩效率η0≈0。4对于此模型。在电压偏置的情况下,拟合效率可以达到理想值η=1。我们还讨论了正常金属和螺旋超导体之间正常驾驶连接的电荷传输,并对具有自旋轨道相互作用和磁性Zeeman Fileds的相关模型发表评论。
结合非线性设备(如约瑟夫森结)的超导微波电路是新兴量子技术的主要平台。电路复杂性的增加进一步需要有效的方法来计算和优化多模分布式量子电路中的频谱、非线性相互作用和耗散。在这里,我们提出了一种基于电磁模式下耗散或非线性元件的能量参与比 (EPR) 的方法。EPR 是一个介于 0 和 1 之间的数字,它量化了每个元件中存储的模式能量。EPR 遵循通用约束,并根据一个电磁本征模式模拟计算得出。它们直接导致系统量子汉密尔顿和耗散参数。该方法提供了一种直观且易于使用的工具来量化多结电路。我们在各种约瑟夫森电路上对这种方法进行了实验测试,并在十几个样本中证明了非线性耦合和模态汉密尔顿参数在几个百分比内的一致性,能量跨越五个数量级。
著名的是,在高温高温超导体中,超导顺序的相位敏感测量[1-7]解决了有关顺序参数对称的正在进行的辩论,这表明了这些关键事实是这些是D-Wave超级导体。当前正在研究的大多数材料系统都在高度分层(即Quasi-Two维度),例如丘比特,或者是明确的二维(2D),例如由Van-der Waals Materi-Materi-Materi-siali-s Materi-siles制成的各种明确的二维铺设结构,尤其是石墨烯。因此,鉴于此类边缘的复杂性质,原始库酸酯实验中使用的类似物的边缘连接通常很难解释,有时很难解释。相反,许多准2D材料相对容易裂解,使得表面的正常(因此“ z”方向)是导向最少的方向。在2D材料的情况下,这种几何考虑仍然更清楚。
我们研究由非热相差的超导体形成的非热约瑟夫森连接,这在非热性下是有限的,这自然是由于与正常储层的耦合所致。取决于非热性的结构,以智障的自我能量捕获,低能频谱寄主在拓扑上稳定的异常点,即在零或有限的真实能量作为超导相位差的函数。有趣的是,相应的相位偏置的超级流可以在此类特殊点上获取发散的纤维。此实例是一种自然而独特的非热效应,它标志着一种可能增强约瑟夫森连接的敏感性的可能方法。我们的作品为实现独特的非温和现象而开辟了一种方法,这是由于非热门拓扑与约瑟夫森效应之间的相互作用所致。
AC Josephson效应吸引了很多关注,作为研究基本物理现象的强大探测。1–7常规的基于氧化物的约瑟夫森连接(JJS)具有正弦电流相关联(CPR)。结果,微波辐照下的这些连接的AC响应表现为vn¼n(U 0 f mw)处的相锁电压平台,其中n是整数,u 0是the the the the the the the the the the the the fl ux量子。然而,许多理论研究预测超导体 - 疾病 - 导向器 - 超导体(S-SM – S)系统中的非鼻腔CPR,在这些系统中,高度透明模式通过Andreev结合状态携带电流。8–11这种现象的实验表现示例包括拓扑系统中缺少奇数步骤1,2,4,6和高度偏斜的琐碎琐碎系统中的分数shapiro步骤。1,12–14因此,研究AC Josephson效应可以提供对S -SM – S系统物理学的关键见解。由于其狄拉克带结构和出色的载体传输性能,石墨烯是实现S -SM – S Josephson插条设备的吸引人选择。的确,许多研究有助于推进石墨烯JJ设备。3,5,15–20在其中的观测值是AC JOSEPHSON在石墨烯JJ中的效应。它们包括零跨步骤,19个双稳定性,20和分数电压在多末端系统中。3,5但是,尚未在平面石墨烯JJS中系统地研究了分数shapiro的步骤及其门电压依赖性,我们在这里的研究中报告了这一点。
超导二极管效应(SDE)是一种磁电现象,其中外部磁场将非零的质量中心动量赋予库珀对,以促进或阻碍根据其方向促进超级电流的流动。我们提出,基于量子的自旋霍尔绝缘子(QSHI)的约瑟夫森连接器可以用作非隔离电子设备的多功能平台,当通过相位偏置和非平面磁场触发时,该平台表现出SDE。通过计算Andreev结合状态和准颗粒状态的连续体的贡献,我们提供了数值和分析结果,审查了SDE的各个方面,包括其质量Q因子。发现Q因子的最大值在低(零)温度下是通用的,它的起源与独立于交界处的特定细节的潜在拓扑特性相关。随着磁场的增加,由于轨道效应引起的诱导超导间隙的关闭,SDE减小了。要观察SDE,必须设计基于QSHI的Josephson结,以使其边缘具有不务件的运输。此外,我们在一个更具异国情调但现实的场景中探索了SDE,在驱动电流时,约瑟夫森交界处的典型地面态奇偶校仍然保守。在这种4π的周期情况下,我们预测SDE的增强是与其2π-周期性的,平等无限的对应物相比的增强。
二维Terahertz光谱(2DTS)是一种核磁共振的Terahertz类似物,是一种新技术,旨在解决复杂的凝结物质系统中的许多开放问题。常规的理论框架普遍用来解释离散量子水平系统的多维光谱,但是对于紧密相关的材料中的集体激发的连续性是不足的。在这里,我们为模型集体激发的2DT(即分层超导体中的Josephson等离子体共振)开发了一个理论。从远低于超导相变的温度下的均值轨道方法开始,我们获得了多维非线性响应的表达式,这些反应适合于从常规的单模式场景中得出的直觉。然后,我们考虑在超导临界温度t c附近的温度,其中超出均值字段的动力学变得重要,并且常规直觉失败。随着t c接近t c的浮动增殖,对非线性响应的主要贡献来自反向传播的约瑟夫森等离子体的光学参数驱动器,该驱动器与均值范围的预测质量不同。与此相比,与一维光谱技术相比,例如第三次谐波产生,2DTS可用于直接探测热激发的有限摩肌等离子体及其相互作用。我们的理论很容易在丘比特中进行测试,我们讨论了约瑟夫森等离子体的当前背景以外的含义。
Quasiperiodicity最近提出了增强超导性及其接近效应。同时,在制造准碘结构(包括降低的尺寸)方面已经有显着的实验进步。以这些发展的启发,我们使用微观的紧密结合理论通过弹道纤维纤维链链附着于两个超导导线来研究DC Josephson效应。斐波那契链是准晶体中最知名的示例之一,具有丰富的多型频谱,其中包含具有不同绕组数字的拓扑间隙。我们研究了Andreev结合的状态(ABS),电流相关关系和临界电流如何取决于从短到长连接的准二体自由度。虽然电流相关关系显示传统的2π弦或锯齿状示例,但我们发现ABS会产生准二旋转振荡,并且质量改变了Andreev的反射,从而导致准二氧化型振荡,从而导致对接口长度的关键电流中的准静脉振荡。令人惊讶的是,尽管与晶体连接相比,较早提出了准二氧化性增强超导性的提议,但通常,我们并没有发现它会增强临界电流。但是,由于修改了Andreevev的反射,我们发现了降低界面透明度的显着电流增强。此外,通过改变化学电位,例如,通过施加的栅极电压,我们发现了超导体正常金属 - 螺旋体(SNS)和超导体 - 导管器 - 绝缘体 - 抑制剂 - perppercconductor(SIS)行为之间的分形振荡。最后,我们表明,子段状态的绕组导致临界电流中的等效绕组,因此可以确定绕组数,从而确定拓扑不变性。
pn 结中的二极管效应在现代微电子学中起着重要作用。由于电子(n)和空穴(p)掺杂区之间的反演对称性破缺,电子传输是非互易的,即电流只能朝一个方向流动。这种非互易性质已广泛应用于晶体管、发光二极管、太阳能电池等电子设备中。最近,类似的二极管效应在超导系统中引起了极大的兴趣 [1-66]。与 pn 结中的二极管效应一样,超导二极管效应 (SDE),或者具体来说是约瑟夫森结 (JJ) 中的约瑟夫森二极管效应 (JDE),有望找到重要应用,如无源片上回转器和循环器 [66]。这类设备在量子计算应用中将特别有影响力。此外,SDE/JDE 可用作研究新型超导特性(如有限动量库珀对)的替代方法 [2, 10]。在典型的 JJ 或超导量子干涉装置(SQUID)中,IV 曲线在装置处于正常状态的高电流范围内呈线性,如图 1(d)所示。电压 V DC 在所谓的再捕获电流 I + r(对于电流向下扫描)处突然降至零,并在很大的电流范围内保持在零,直到达到开关电流 − I − c。本文中,我们将该开关电流视为 JJ 的临界电流(I c ),并在本文中始终使用临界电流这一术语。超过 − I − c 后,IV 曲线变为线性,装置再次进入正常状态。对于电流向上扫描曲线,可以观察到 IV 曲线的类似形状,并标记出相应的 − I − r 和 I + c 的位置。一般而言,只要存在时间反演对称性 (TRS) 或反演对称性,I + c = I − c 就与电流扫描方向无关。然而,当两种对称性都被破坏时,临界电流会根据电流扫描的方向显示不同的值,这种现象称为 JDE [ 1 , 2 ]。在非中心对称超导系统或非对称 SQUID 等器件结构中,反演对称性会被破坏