Dirac半金属Cd3As2 超导结

1μm 宽边超电流

利用非厄米趋肤效应在Cd3As2约瑟夫逊结中实现宽达1.6微米的边缘超电流通道，显著超越传统边缘态体系，为拓扑量子器件提供新平台。

Chen, Chu · 陈静静 · 王安琪 · Tan, Zhenbing · 李震 · Li, Chuan · Brinkman, Alexander · 彭翔 · Li, Na · 潘峥 · Zhou, Li · 俞大鹏 · 廖志敏

Nature Communications 2023

参数信息

边缘超电流宽度

~1.6 μm

边缘超电流幅值

~1 μA

技术优势

边缘通道超宽

边缘超电流通道宽度约1.6 μm，远超传统边缘体系的纳米尺度，有利于空间分辨测量和器件集成。

电流幅值大

在10 mK下边缘超电流幅值可达约1 μA，相比传统边缘超电流显著提高，提升测量信噪比。

验证非厄米趋肤效应

超宽且大的边缘超电流无法由传统边缘体系解释，为非厄米趋肤效应在电子体系中的存在提供了直接证据，开启拓扑与非厄米物理交叉研究。

观测到非局域超电流

除边缘超电流外还观察到超电流非局域性，表明输运行为超越传统局域超导模型，可能源于非厄米趋肤态的集体响应。

应用场景

• 拓扑量子器件：为拓扑量子比特和干涉器件提供可寻址的边缘超导通道，便于空间调控与集成。
• 拓扑超导：宽边缘超电流是拓扑超导态的表征探针，可用来探测和操控马约拉纳束缚态。
• 非厄米光学：在电子体系中实现非厄米趋肤效应的超导响应对照，为光学类比和混合平台提供设计依据。
• 自旋电子器件：利用拓扑边缘态的自旋动量锁定和超电流，可开发低功耗自旋输运器件和超导自旋电子学元件。