离子束图案化锡基超导体纳米线/拓扑狄拉克半金属平面异质结构中的巨超导二极管效应
超导电性
2023-08-03 v1 介观与纳米尺度物理
材料科学
摘要
超导体/拓扑材料异质结构作为拓扑超导和马约拉纳物理的平台被深入研究。然而，纳米加工的高成本以及两种不同材料之间制备高质量界面的困难是阻碍观测本征物理和实现可扩展拓扑器件与电路的普遍障碍。在此，我们展示了一种创新方法，通过照射聚焦离子束（FIB）在拓扑狄拉克半金属（TDS）α-锡（alpha-Sn）薄膜平面内直接绘制任意形状的纳米级超导β-锡（beta-Sn）图案。我们利用α-Sn在FIB加热下发生相变成为超导β-Sn的特性。在嵌入TDS α-Sn薄膜的β-Sn纳米线中，我们观测到巨大的非互易超导输运，其中临界电流在反转电流方向时改变69%。超导二极管整流比在磁场平行于电流施加时达到最大值，这与以往所有报道均不同。此外，它随磁场强度增加在交替符号间振荡。整流比对磁场和电流方向的角度依赖类似于TDS α-Sn中的手征反常效应，表明非互易超导输运可能发生在β-Sn/α-Sn界面处。因此，离子束图案化锡基超导体/TDS平面结构显示出作为基于任意形状拓扑超导电路研究新颖量子物理与器件的通用平台的潜力。
引用
@article{arxiv.2308.00893,
title = {Giant superconducting diode effect in ion-beam patterned Sn-based superconductor nanowire / topological Dirac semimetal planar heterostructures},
author = {Keita Ishihara and Le Duc Anh and Tomoki Hotta and Kohdai Inagaki and Masaki Kobayashi and Masaaki Tanaka},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.00893},
year = {2023}
}
备注
22 pages, 6 figures