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基于纳米线的约瑟夫森结

DOI：10.1103/PhysRevLett.121.237701 期刊：Physical Review Letters 出版年份：2018 更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要： 在狄拉克半金属中，超导性与表面态的结合可在约瑟夫森结构型中产生4π周期的超电流，这可通过奇数夏皮罗台阶（尤其是n=1台阶）的缺失来揭示。然而，在常规2π周期约瑟夫森效应的高功率振荡区也会出现n=1台阶的抑制现象，这与4π周期超电流无关。为确定n=1台阶抑制的起源，我们测量了不同频率下连续功率依赖的铌-狄拉克半金属Cd3As2纳米线-铌结的射频辐照。除n=1台阶抑制外，我们还发现了n=0台阶第一节点处的残余超电流，这为4π周期超电流提供了直接且主要的特征。此外，通过调节栅极电压，我们可以调控表面态与体态的贡献及n=1台阶的可见度。我们的研究结果为探索狄拉克半金属中的拓扑超导性提供了深刻见解。
作者： An-Qi Wang，Cai-Zhen Li，Chuan Li，Zhi-Min Liao，Alexander Brinkman，Da-Peng Yu
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

识别Nb-狄拉克半金属Cd3As2纳米线-Nb结中抑制的n=1阶跃的起源，并探索狄拉克半金属中的拓扑超导性。

研究成果

该研究系统地探究了基于Cd3As2纳米线的约瑟夫森结的射频响应，通过低频辐照下n=1阶跃的抑制及n=0阶跃处残余超电流的观测，揭示了4π周期超电流的贡献。通过调节栅压增强表面态贡献，奇数（n=1）夏皮罗阶跃进一步被抑制，表明4π周期超电流具有表面起源。这些发现有助于探索狄拉克半金属中的拓扑超导性。

研究不足

在传统2π约瑟夫森效应的高功率振荡区域中，也可以观察到n=1阶跃的抑制现象，这使得区分4π周期超流变得困难。体传导不可避免，因此2π周期贡献始终存在，4π周期超流无法使奇数阶跃完全消失。

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