半導体ナノ細線と超伝導体接合試料における電子輸送特性

半导体纳米线和超导体键合样品中的电子传输特性

• 批准号: 19J13867
• 负责人: 上田 健人
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J13867/
• 关键词: メゾスコピック物理; 超伝導体; 半導体ナノ細線; マヨラナ粒子; 量子コンピューター; トポロジカル超伝導体

マヨラナ粒子を観測する方法として交流ジョセフソン測定が知られている。マヨラナ粒子が存在するときマヨラナ粒子のトポロジカル保護により奇数倍のシャピロステップが消失する。我々は弾道的な並列二重ナノ細線ジョセフソン接合を用いてシャピロステップの測定を目指した。しかし弾道的な一次元伝導体のジョセフソン接合における物理自体未解明であったため、まずはその解明から着手した。特に弾道的な一次元伝導体のジョセフソン接合で交流ジョセフソン測定を行うと、分数化したシャピローステップの観測が生じるという理論予測があったものの、その実験的証拠は存在しなかった。我々は、弾道的なAl／単一InAsナノ細線／Alジョセフソン接合を作製し分数化シャピロステップの観測に初めて成功した。この結果を論文として出版した。また前年度からの実験の過程で単一InAsナノ細線ジョセフソン接合を流れる超伝導電流が磁場の印加によって超伝導電流の大きさが増大することがわかった。いくつかの試料を測定した結果、同様の現象を観測したため試料依存の結果ではないことがわかった。有限磁場下では超伝導体に磁束渦が侵入する。電子温度が有限である場合、準粒子の成分は必ず存在し、ゼロ磁場で超伝導電流の大きさは理想よりも小さくなる。磁場を印加すると超伝導体中に磁束渦が生じ、これらの準粒子をトラップする。その結果、測定される超伝導電流の大きさが増大する。現在、この結果を論文としてまとめている。

マ ヨ ラ ナ particle を 観 measuring す る method と し て communication ジ ョ セ フ ソ ン determination が know ら れ て い る. The が ヨラナ particle が exists すると ヨラナ ヨラナ the ヨラナ particle トポロジカ トポロジカ is protected and an odd number of によ シャピロステップが シャピロステップが disappears する. I used the な parallel double ナノ thin lines of the 々 ジョセフソ track to connect を and measured the を finger of the を with the 々 てシャピロステップ てシャピロステップ <s:1> てシャピロステップ てシャピロステップ た. し か し 弾 伝 conductor の way な a yuan ジ ョ セ フ ソ ン joint に お け る physical self not interpret で あ っ た た め, ま ず は そ の interpret か ら to し た. Special に 弾 伝 conductor の way な a yuan ジ ョ セ フ ソ ン joint で communication ジ ョ セ フ ソ ン line measurement を う と, score し た シ ャ ピ ロ ー ス テ ッ プ の が 観 test raw じ る と い う theory to measure が あ っ た も の の, そ の be 験 evidence 拠 は exist し な か っ た. I 々 は, 弾 な Al / 単 a InAs ナ ノ fine lines/Al ジ ョ セ フ ソ ン joint を make system し scores シ ャ ピ ロ ス テ ッ プ の に 観 test early め て successful し た. Youdaoplaceholder0 results を paper と て て て publication た た ま た before annual か ら の be 験 の process で 単 a InAs ナ ノ thread ジ ョ セ フ ソ ン joint を flow れ る super conducting flow 伝 が magnetic の Inca に よ っ て super conducting large の き 伝 さ が raised large す る こ と が わ か っ た. い く つ か の to measure material を し た results, with others in の phenomenon を 観 measuring し た た め sample dependent の results で は な い こ と が わ か っ た. Under a finite magnetic field, the で super伝 conductor に magnetic field vortex が intrudes into する. Electronic temperature が limited で あ る occasions, quasiparticle の composition は will exist ず し, ゼ ロ magnetic で super conducting large の き 伝 さ は ideal よ り も small さ く な る. In a magnetic field を Inca すると super伝 conductor, に magnetic field vortices が generate じ and じ れら <s:1> quanta をトラップする. Youdaoplaceholder0 そ result, determination される exceeds 伝 conductive current <e:1>, <s:1> さが increases する. Now, the <s:1> <s:1> result is the を paper と てまとめて てまとめて る る る.

项目成果

"Anomalous Shapiro steps in Josephson junctions of ballistic InAs nanowires

“弹道 InAs 纳米线约瑟夫森结中的异常夏皮罗台阶

• 发表时间: 2019
• 作者: ○K. Ueda;S. Matsuo;H. Kamata;Y. Sato;Y. Takeshige;K. Li;L. Samuelson;S. Jeppesen;H.Q. Xu;S. Tarucha
• 通讯作者: S. Tarucha

Evidence of half-integer Shapiro steps originated from nonsinusoidal current phase relation in a short ballistic InAs nanowire Josephson junction

半整数夏皮罗阶跃的证据源自短弹道 InAs 纳米线约瑟夫森结中的非正弦电流相位关系

• DOI: 10.1103/physrevresearch.2.033435
• 发表时间: 2020-09
• 期刊: Physical Review Research
• 影响因子: 4.2
• 作者: Ueda Kento;Matsuo Sadashige Matsuo;Kamata Hiroshi;Sato Yosuke;Takeshige Yuusuke;Li Kan;Samuelson Lars;Xu Hongqi;Tarucha Seigo
• 通讯作者: Tarucha Seigo

Cooper pair splitting in a ballistic Josephson junction of InAs double nanowire

InAs 双纳米线弹道约瑟夫森结中的库珀对分裂

• 发表时间: 2019
• 作者: Ueda Kento;Matsuo Sadashige;Kamata Hiroshi;Sato Yosuke;Takeshige Yuusuke;Li Kan;Samuelson Lars;Xu Hongqi;Tarucha Seigo;[Kento Ueda,Sadashige Matsuo,Hiroshi Kamata,Shoji Baba,Yosuke Sato,Yuusuke Takeshige,Kan Li,Sテカren Jeppesen,Lars Samuelson,Hongqi Xu,Seigo Tarucha];K Ueda;K Ueda
• 通讯作者: K Ueda

Dominant nonlocal superconducting proximity effect due to electron-electron interaction in a ballistic double nanowire

弹道双纳米线中电子-电子相互作用导致的主要非局域超导邻近效应

• DOI: 10.1126/sciadv.aaw2194
• 发表时间: 2018-10
• 期刊: Science Advances
• 影响因子: 13.6
• 作者: Kento Ueda;Sadashige Matsuo;Hiroshi Kamata;Shoji Baba;Yosuke Sato;Yuusuke Takeshige;Kan Li;Soren Jeppesen;Lars Samuelson;Hongqi Xu;Seigo Tarucha
• 通讯作者: Seigo Tarucha

Observation of ballistic Cooper pair splitting in a Josephson junction of InAs double nanowire system

InAs双纳米线系统约瑟夫森结中弹道库珀对分裂的观察

• 发表时间: 2019
• 作者: Ueda Kento;Matsuo Sadashige;Kamata Hiroshi;Sato Yosuke;Takeshige Yuusuke;Li Kan;Samuelson Lars;Xu Hongqi;Tarucha Seigo;[Kento Ueda,Sadashige Matsuo,Hiroshi Kamata,Shoji Baba,Yosuke Sato,Yuusuke Takeshige,Kan Li,Sテカren Jeppesen,Lars Samuelson,Hongqi Xu,Seigo Tarucha];K Ueda
• 通讯作者: K Ueda