基于非对称自旋-动量锁定态的场效应约瑟夫森二极管
介观与纳米尺度物理
2024-10-08 v5 超导电性
摘要
约瑟夫森二极管近期的突破暗示了将传统非互易电子学拓展至超导领域的可能性。尽管强磁场被认为可提升二极管效率，但其同时会危及非耗散器件所需的基本超导性。为规避基于磁场的调控需求，我们提出一种场效应约瑟夫森二极管，其基于非对称自旋-动量锁定态中有限动量库珀对的静电栅极控制。我们提出该栅控机制的两种可能实现：(i) 时间反演破缺量子自旋霍尔绝缘体中的拓扑场效应约瑟夫森二极管；以及 (ii) 在当前涉及塞曼场与自旋轨道耦合的实验装置中可实现的基于半导体的场效应约瑟夫森二极管。值得注意的是，拓扑场效应约瑟夫森二极管的效率因非对称螺旋边缘态所承载的电流受拓扑保护且可由局域栅极调控而大幅提升。在所提出的约瑟夫森二极管中，栅极与非对称自旋-动量锁定特性的组合等价于磁场的作用，从而为设计非互易超导器件提供了一种替代的电学操作方式。
引用
@article{arxiv.2212.01980,
title = {Field-Effect Josephson Diode via Asymmetric Spin-Momentum-Locking States},
author = {Pei-Hao Fu and Yong Xu and Shengyuan A. Yang and Ching Hua Lee and Yee Sin Ang and Jun-Feng Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.01980},
year = {2024}
}
备注
24 pages, 14 figures