魔角扭转双层石墨烯中的磁性约瑟夫森结与超导二极管
超导电性
2021-10-05 v1 介观与纳米尺度物理
强关联电子
摘要
魔角扭转双层石墨烯（MATBG）中超导（SC）、磁性与拓扑序的同时共存及栅极可调性，为构建复杂混合约瑟夫森结（JJ）开辟了全新可能。本文报道了在 MATBG 中制备栅极定义的磁性约瑟夫森结，其中弱连接被栅极调谐至摩尔填充因子 ν=-2 的关联态附近。出现了高度非传统的 Fraunhofer 图样，其相对于电流与磁场方向发生相移且不对称，并表现出显著的磁滞现象。有趣的是，我们对以具有轨道磁化的谷极化 ν=-2 态作为弱连接的 JJ 的理论计算，无需对参数进行精细调节即可解释这些非传统特征中的大部分。尽管这些非传统约瑟夫森效应持续存在至超导态临界温度 Tc ~ 3.5K，但在 T < 800mK 的更低温度下，我们观测到显著的磁滞，可能源于 ν=-2 态的进一步自旋极化。我们展示了 MATBG JJ 中磁化及其电流诱导磁化翻转的组合如何实现可编程零场超导二极管，这代表了新一代超导量子电子学的主要构建模块。
引用
@article{arxiv.2110.01067,
title = {Magnetic Josephson Junctions and Superconducting Diodes in Magic Angle Twisted Bilayer Graphene},
author = {J. Diez-Merida and A. Diez-Carlon and S. Y. Yang and Y. -M. Xie and X. -J. Gao and K. Watanabe and T. Taniguchi and X. Lu and K. T. Law and Dmitri K. Efetov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.01067},
year = {2021}
}