基于流线引导的薄膜非对称弱链中超导电流的整流

本研究考察了由非对称 Dayem 桥构成的亚微米超导弱链中的超电流二极管效应（SDE）。这些平面金属约束天然具有类似于约束的行为，为研究在桥宽度与超导相干长度匹配的条件下非准恒常传输现象提供了基础平台。该概念灵感来自特斯拉阀，这是一种经典的流体器件，通过几何非对称性实现流体间的干扰和湍流，从而实现流动整流。类似地，我们证明，超导结构中的空间非对称性可导致由于运输电流与屏蔽电流之间的极性依赖性相互作用而产生的整流。通过在约束与超导导体之间的受控几何缺陷处引入畸形，可诱导电流聚集并破坏空间反演对称性，从而实现方向开关行为。实验结果表明，在低磁场下呈现线性场整流 regime，由运输电流与屏蔽电流的相互作用驱动，随后在较高场下出现由 Abrikosov 涡旋在超导银行中的复杂涡旋动力学所主导。时依赖 Ginzburg-Landau 模拟复制了实验观察的显著特征，证实了屏蔽电流和 Abrikosov 涡旋重新排列的影响。不同几何形状的比较研究突显了缺陷形状和空间约束在决定整流效率方面的关键作用，揭示了在桥宽低于阈值时，聚集效应显著降低 SDE。我们的发现主张亚微米 Dayem 桥作为设计和控制超导二极管功能的灵活平台。