混合平面 Josephson 结中超流的栅极可调谐增强
介观与纳米尺度物理
2025-11-04 v2
摘要
平面 Josephson 结（JJs）已成为实现拓扑超导性和 Majorana 零模的极具前景的平台。为了利用平面 JJs 获得稳健的准一维（1D）拓扑超导态，限制可能存在的 1D Andreev 束缚态子带数量以及增大拓扑超导能隙是两个基本挑战。已有研究表明，通过适当设计 JJs 正常区与超导引线之间的界面，可以同时解决这两个问题。我们在具有外延超导 Al 的 InAs 异质结构上，制备了超导接触引线上带有周期性孔洞结构的 Josephson 结。通过使用顶栅耗尽孔洞区域内的化学势，我们观察到了结上超流的增强。这种增强在理论模拟中得到了重现。理论分析表明，当孔洞耗尽能够优化准粒子波函数在正常/超导界面处的匹配时，JJs 的临界电流便会得到增强。这些结果表明，精心设计的 Al 覆盖图案与外部栅极的结合，可成功用于调节 JJs 正常区内的密度和波函数轮廓，从而为调节某些必须被优化以获得支持 Majorana 束缚态的稳健准 1D 超导态的关键特性（如子带数量和拓扑能隙大小）开辟了新途径。
引用
@article{arxiv.2404.09901,
title = {Gate tunable enhancement of supercurrent in hybrid planar Josephson junctions},
author = {Peng Yu and Han Fu and William F. Schiela and William Strickland and Bassel Heiba Elfeky and S. M. Farzaneh and Jacob Issokson and Enrico Rossi and Javad Shabani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.09901},
year = {2025}
}