电路可配置零场超导导二极管：超越内禀对称性破缺的通用平台
超导电性
2025-05-27 v1 介观与纳米尺度物理
量子物理
摘要
现代产业正寻求超出半导体体系的超低耗散与噪声微电子器件，其中超导导电子学展现出广阔前景。其物理基础是超导导二极管效应（SDE），其特征为非回转超导电流。目前，SDE主要依赖于超导体材料特有的内禀对称性破缺，但存在产能低、可控性差以及难以实现功能扩展等问题——这对于实际应用而言是一大挑战。本文展示了一种无需外加磁场即可实现的SDE，其机制源于电路导线电阻引起的化学势偏移，该机制具有普适性，挑战了先前关于零场SDE中内禀对称性破缺的解释。此外，此种SDE具备电路可配置性，由于其极化性和效率可通过栅极电压和电路重新配置精确调制，从而实现功能扩展。这种通用、可控且可扩展的SDE解决了无耗散电路在应用方面的关键挑战，因而为可扩展的超导导电子学奠定了稳健平台。
引用
@article{arxiv.2505.18330,
title = {Circuit-level-configurable Zero-field Superconducting Diodes: A Universal Platform Beyond Intrinsic Symmetry Breaking},
author = {Xiaofan Shi and Ziwei Dou and Dong Pan and Guoan Li and Yupeng Li and Anqi Wang and Zhiyuan Zhang and Xingchen Guo and Xiao Deng and Bingbing Tong and Zhaozheng Lyu and Peiling Li and Fanming Qu and Guangtong Liu and Jianhua Zhao and Jiangping Hu and Li Lu and Jie Shen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.18330},
year = {2025}
}