核心概念
利用掃描隧道顯微鏡技術,我們在將InAs0.6Sb0.4納米線沉積在超導性銦薄膜上的異質結構中,觀察到了強烈的準一維超導性誘導。這種簡單的機械接觸就能支持高達90%的Cooper對透明度,與外延界面相媲美。我們還發現,納米線中的超導性表現出明顯的各向異性,反映了其準一維特性。這種新穎的異質結構為利用原子尺度光譜工具研究拓撲超導性和磁性與超導性的相互作用提供了堅實的基礎。
摘要
本研究介紹了一種新穎的異質結構,利用InAs0.6Sb0.4納米線沉積在超導性銦薄膜上,以研究在此系統中誘導的超導性。
首先,我們使用掃描隧道顯微鏡(STM)技術測量了納米線頂部表面的隧道電導,發現了明確的超導能隙結構,表明在納米線中成功誘導了超導性。通過對隧道光譜進行Dynes公式擬合,我們發現納米線上的誘導超導能隙約為銦薄膜本征超導能隙的88%。這種簡單的機械接觸就能支持高達90%的Cooper對透明度,與外延界面相媲美。
接下來,我們研究了外加磁場對納米線和銦薄膜超導性的影響。我們發現,銦薄膜的超導性隨垂直磁場的增加而逐步被抑制,直至完全消失。而當磁場平行於薄膜時,臨界磁場顯著增加,這歸因於低維超導體的軌道效應。在納米線上,我們觀察到了類似的行為,但臨界磁場較低,這是由於納米線中較大的Zeeman分裂所致。
更有趣的是,我們發現納米線中誘導的超導性隨磁場方向的旋轉而呈現明顯的各向異性。當磁場平行於納米線時,超導能隙達到最大值,而垂直於納米線時則最小。這種各向異性反映了納米線中超導性的準一維特性。
最後,我們通過理論模擬進一步分析了納米線-銦薄膜異質結構,並預測如果使用更薄的銦薄膜,有望實現拓撲超導性。這種新穎的異質結構為利用原子尺度光譜工具研究拓撲超導性和磁性與超導性的相互作用提供了堅實的基礎。
統計資料
銦薄膜的超導能隙為0.623 ± 0.059 meV。
納米線上誘導的超導能隙為0.548 ± 0.116 meV。
銦薄膜的臨界磁場為:
垂直於薄膜Hc,⊥= 300 Oe
平行於薄膜Hc,∥= 1250 Oe
納米線的臨界磁場為約700 Oe。
引述
"我們在將InAs0.6Sb0.4納米線沉積在超導性銦薄膜上的異質結構中,觀察到了強烈的準一維超導性誘導。"
"這種簡單的機械接觸就能支持高達90%的Cooper對透明度,與外延界面相媲美。"
"我們發現納米線中誘導的超導性隨磁場方向的旋轉而呈現明顯的各向異性。"