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。

交替的约瑟夫森测量值是观察主要颗粒的方法。当存在主要颗粒时，对Majorana颗粒的拓扑保护会导致Shapiro步骤的奇数消失。我们旨在使用弹道平行的双纳米线约瑟夫森连接处测量夏皮罗步骤。但是，由于尚未了解弹道一维导体的约瑟夫森连接物的物理学，因此我们首先首先弄清楚了这一点。尽管有理论上的预测，AC Josephson的测量尤其是约瑟夫森的弹道一维导体连接处，导致观察到分数化的Shapillow步骤，但对此没有实验性证据。我们制造了弹道al/单inas纳米线/al约瑟夫森连接，并首次成功地观察到了分数shapiro的步骤。这些结果作为论文发表。此外，在上一年的实验过程中，发现流经单个INAS纳米薄的Josephson结的超导电流增加了由于磁场的应用而增加了超导电流的大小。测量了几个样品后，发现结果不是样品依赖性的，因为观察到了相似的现象。在有限的磁场下，磁通量涡流穿透超导体。当电子温度有限时，始终存在准粒子的成分，并且在零磁场下，超导电流的大小比理想小。当应用磁场时，在超导体中形成磁通量，捕获这些准颗粒。结果，超导电流测得的大小增加。结果目前是作为论文编译的。

项目成果

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

初めてクーパー対を2本の細線に弾道的に分離

首次将库珀对弹道分离成两条细线

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