石墨烯基 Josephson 结中的势壁工程
介观与纳米尺度物理
2025-09-04 v1
摘要
近期的进展使得能够控制制造石墨烯中的势壁 (DW)，其上承载拓扑螺旋态。同时，已建立可靠的石墨烯基 Josephson 结制造技术。尽管将 DW 与 Josephson 结的实验前提条件已具备，但这一方向仍基本未被探索。本文在理论上研究由拓扑螺旋态中介的石墨烯基 Josephson 结的传输特性，并提出了三种 DW 工程策略。(i) 通过势壁数目工程，揭示临界电流干涉图从阿哈罗诺-博姆振荡到弗劳纳衍射的连续演化，随着势壁数目的增加，复制了实验观察 [Barrier 等，Nature 628, 741 (2024)]，并表明其对磁力计应用具有增强灵敏度。(ii) 势壁对称性工程表明，在磁场作用下，势壁的非对称配置可实现理想的 Josephson 二极管，表现出显著的非双向传输。(iii) 势壁几何工程揭示，交叉的势壁可实现可控的超导电流分流，其在各导电 Leads 之间的分流比例可通过交叉角度、磁场和超导相位差进行调节。我们的结果阐明了基于 DW 的 Josephson 结的丰富物理，并为下一代量子器件建立了一个灵活的平台。
关键词
引用
@article{arxiv.2509.02082,
title = {Domain Wall Engineering in Graphene-Based Josephson Junctions},
author = {Xia'an Du and Junjie Qi and Hua Jiang and X. C. Xie},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.02082},
year = {2025}
}
备注
12 pages, 7 figures