利用聚焦氦离子束在钇钡铜氧中直写制备纳米约瑟夫森超导隧道结
超导电性
2014-09-18 v1
摘要
自从发现非常规的铜氧化物高温超导体（HTS）以来，研究人员探索了多种方法，利用这些材料制造超导隧道结，既用于在液氮实用温度（77 K）下运行的超导电子学，也用于对检验和指导这些非凡超导体的理论至关重要的基础测量。困难在于，传统上估计这些材料的超导相干长度非常短且各向异性，通常在a-b平面内约2纳米，沿c轴约0.2纳米。相干体积内包含的库珀对非常少，因此与传统超导体不同，即使存在小尺度的不均匀性，也能局部破坏超导电性。因此，约瑟夫森结的电学性质对原子尺度的化学变化和结构缺陷非常敏感，要制造多个均匀的HTS结，就需要原子级的控制。在这篇快报中，我们展示了通过使用直径500皮米的聚焦氦离子束在YBa2Cu3O7-δ（YBCO）薄膜中直写隧道势垒，制备出的极高质量全HTS约瑟夫森超导隧道结（包括约瑟夫森隧穿和准粒子隧穿）。利用这种方法，我们证明了通过改变辐照剂量，能够连续控制势垒性质，从导电到绝缘。这项技术为在实用温度（约77 K）下运行的量子力学电路的规模化提供了一条可靠且可重复的途径，也为在HTS中进行基础科学研究的超导隧穿研究开辟了道路。
引用
@article{arxiv.1409.4876,
title = {Nano Josephson Superconducting Tunnel Junctions in Y-Ba-Cu-O Direct- Patterned with a Focused Helium Ion Beam},
author = {Shane A. Cybart and E. Y. Cho and T. J. Wong and Björn H. Wehlin and Meng K. Ma and Chuong Huynh and R. C. Dynes},
journal= {arXiv preprint arXiv:1409.4876},
year = {2014}
}