凝聚态物理 > 超导性
[提交于 2025年4月23日
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标题: 基于间接隧穿的自发时间反演对称性破缺和约瑟夫森二极管效应在TiN/Al$_2$O$_3$/Hf$_{0.8}$Zr$_{0.2}$O$_2$/Nb隧道结中的研究
标题: Indirect Tunneling Enabled Spontaneous Time-Reversal Symmetry Breaking and Josephson Diode Effect in TiN/Al$_2$O$_3$/Hf$_{0.8}$Zr$_{0.2}$O$_2$/Nb tunnel junctions
摘要: 约瑟夫森二极管(JD)效应在约瑟夫森隧道结(JTJ)中的发现引起了广泛关注,因为它对于基于超导电路的量子技术的发展具有重要意义。 迄今为止,在半导体工业技术制备的任何JTJ中,尚未实现高度期望的JD效应的电学控制。 我们报告了采用互补金属氧化物半导体(CMOS)兼容的原子层沉积(ALD)技术制备的具有Al$_2$O$_3$和 Hf$_{\mathrm{0.8}}$Zr$_\mathrm{0.2}$O$_2$复合隧道势垒的JTJ的制造。 这些JTJ在名义零磁场下被发现表现出JD效应,并且通过电训练电流可以控制非互易性,产生出乎意料的大二极管效率,这一效率之前未曾实现。 研究发现,通过准粒子隧穿建立JTJ中的约瑟夫森耦合并未显示出非互易性。 我们将这些观察归因于同时存在正负约瑟夫森耦合,其中后者源于间接隧穿。 结果显示,自发的时间反演对称性破缺以及电阻和电容分流结(RCSJ)模型中相位差的双井势垒图能够完全解释实验观测到的JD效应。
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