基于 Si++ 离子聚焦束在 Fe(Te,Se)/Bi2Te3 超导体中纳米雕刻侧向弱链结晶及其对涡旋钉扎的影响
超导电性
2025-09-16 v1
摘要
超导体-非超导体-超导体 (SC-N-SC) 弱链结晶可实现库珀对的隧穿，作为现代超导量子比特中的 Josephson 结 (JJ) 所需。传统 JJ 依赖垂直堆叠的 Al-AlOx-Al 三层结构，制作困难且对环境敏感。本文演示了一种基于 Si++ 离子聚焦离子束 (FIB) 在 FeTe0.75Se0.25/Bi2Te3 (FTS/BT) 薄膜中“纳米雕刻”约 100 nm 宽通道的全平面方案。系统辐照显示，随着离子剂量增加（保持束能不变），临界温度 (Tc) 和临界电流 (Ic) 均逐渐抑制，确认即使未观察到 Fraunhofer 干涉图样，仍可制造可控的弱链结晶。Kelvin 示踪力显微镜、原子力显微镜和扫描电子显微镜均证实了辐照区域的结构和电子修饰。Ic (B) 测量表明，高剂量下的 Ic 场致衰减较慢，表明辐照诱导的缺陷充当涡旋钉扎中心，以减缓涡旋运动及其相关耗散。通过调节束能和剂量，可将工艺从 SC-N-SC 体制转向 superconductor-insulator-superconductor (SC-I-SC) 结构，为 JJ 的制造提供简单且可扩展的路径。这些结果表明 FIB 图案化是一种灵活的平台，可用于工程化稳健、可扩展的容错量子比特。
关键词
引用
@article{arxiv.2509.10606,
title = {Nanosculpting lateral weak link junctions in superconducting Fe(Te,Se)/Bi2Te3 with focused Si++ ions and implications on vortex pinning},
author = {Debarghya Mallick and Sujoy Ghosh and An Hsi Chen and Qiangsheng Lu and Liam Collins and Sangsoo Kim and Gyula Eres and Ivan Kravchenko and Stephen Jesse and Steven J. Randolph and Scott T. Retterer and Matthew Brahlek and Robert G. Moore},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.10606},
year = {2025}
}