基于体绝缘拓扑绝缘体 BiSbTeSe2 的栅控 Josephson 结中的反常 Fraunhofer 图样
介观与纳米尺度物理
2018-07-26 v2 材料科学
超导电性
摘要
理论上预测，基于三维拓扑绝缘体（TI）的 Josephson 结中会形成一维 Majorana 模式。尽管近期有文献报道了在体绝缘 TI 样品制成的 Josephson 结中观察到超流的实验，但在此类基于 TI 的 Josephson 结中观察到的 Fraunhofer 图样（有时呈现出反常特征）仍未得到很好的理解。在此，我们报道了对高度栅控可调的、由最体绝缘的 TI 材料之一 BiSbTeSe2 与 Al 制成的基于 TI 的 Josephson 结的研究。通过栅压可将 Fermi 能级跨越 Dirac 点进行调节，且 Al/BiSbTeSe2 界面的高透明度由高特征电压与峰值指数达到 12 的多次 Andreev 反射所证实。在整个栅压范围内均观察到了缺失波瓣的反常 Fraunhofer 图样。我们发现，通过采用一种在 Monte Carlo 算法中使用最大熵方法的先进拟合程序，这些反常 Fraunhofer 图样可以被解释为结中 TI 表面上超流分布不均匀的结果。除确立了一项极具前景的制备技术外，这项工作还澄清了有关基于 TI 的 Josephson 结的一个重要悬而未决的问题。
引用
@article{arxiv.1803.09976,
title = {Anomalous Fraunhofer patterns in gated Josephson junctions based on the bulk-insulating topological insulator BiSbTeSe2},
author = {Subhamoy Ghatak and Oliver Breunig and Fan Yang and Zhiwei Wang and A. A. Taskin and Yoichi Ando},
journal= {arXiv preprint arXiv:1803.09976},
year = {2018}
}
备注
revised version to be published in Nano Letters, 9 pages of main text, 5 pages of supplementary information