Nb₃Cl₈约瑟夫森结

零场非互易整流

利用Nb₃Cl₈的固有电极化，实现无需外加磁场即可工作的超导二极管，且效率可通过厚度和电场大范围调控。

Wu, Si · 任慧 · 刘洋 · Wang, Maoyuan · Zhang, Xian · Yue, Fan · 张昊 · 李响 · 王刚 · 王翀 · Li, Chuan · 王志 · 李真 · 廖志敏 · 姚裕贵

Nano Letters 2025

参数信息

二极管效率（单层势垒）

20.88 %

二极管效率（四层势垒）

1.75 %

技术优势

免去外磁场

利用Nb₃Cl₈的固有电极化，无需外加磁场即可实现非互易超导输运，简化了器件结构和操作条件。

效率提升一个量级

将势垒从四层减薄至单层，二极管效率从1.75%跃升至20.88%，提升约12倍，为高效率超导二极管提供了实现路径。

电场调控效率

通过施加面外电场可有效调制二极管效率，提供了一种非侵入式的调控手段，并揭示了器件中固有电极化的存在。

应用场景

• 超导电子学：作为无磁场的非互易元件，简化超导电路设计，提升集成度与可靠性。
• 自旋电子学：利用固有电极化调控超流，提供自旋-电荷转换的新平台。
• 量子器件：作为时间反演对称性破缺的灵敏探针，用于量子器件中的对称性表征与调控。