揭示承载超电流的碳纳米管的电子结构
介观与纳米尺度物理
2012-11-28 v3
摘要
碳纳米管本身并非超导体，但当连接到超导电极时，它们可以承载超电流。这种超电流主要由限制在纳米管内的离散纠缠电子-空穴态（称为安德烈夫束缚态）传输。这些态是介观超导中的一个关键概念，因为它们为连接到超导引线的量子相干纳米结构（例如分子、纳米线、磁性或普通金属层）中的约瑟夫森类效应提供了普适描述。我们在此报告了在纳米管-超导体器件中对单个可分辨的安德烈夫束缚态进行的首次隧穿谱学分析。通过分析安德烈夫束缚态谱随栅极电压的演化，我们表明安德烈夫束缚态源于分子的离散电子能级，并且它们揭示了关于这些能级能量、其相对自旋取向以及与引线耦合的详细信息。因此，此类测量构成了一种强大的新型谱学技术，能够阐明基于碳纳米管的器件（包括具有良好耦合引线的器件）的电子结构。这对于传统应用（例如超导或普通晶体管、超导量子干涉仪）和量子信息处理（例如纠缠电子对生成、基于安德烈夫束缚态的量子比特）具有重要意义。最后，我们的器件是一种新型的可直流测量的超导量子干涉仪。
引用
@article{arxiv.1005.0443,
title = {Revealing the electronic structure of a carbon nanotube carrying a supercurrent},
author = {Jean-Damien Pillet and Charis Quay and Pascal Morfin and Cristina Bena and A. Levy Yeyati and Philippe Joyez},
journal= {arXiv preprint arXiv:1005.0443},
year = {2012}
}