диод Джозефсона

Диод Джозефсона (JD) — это особый тип джозефсоновского перехода (JJ), который проводит (сверх)ток в одном направлении лучше, чем в противоположном. Другими словами, он имеет несимметричную вольт-амперную характеристику. асимметрии транспорта сверхтока Поскольку диод Джозефсона является сверхпроводящим устройством, основное внимание уделяется . В отличие от обычных джозефсоновских переходов критические (максимальные) сверхтоки $I_{c+}$ и $I_{c-}$ для противоположных направлений смещения различаются по абсолютным значениям ( $I_{c+}\neq |I_{c-}|$ ). Эта асимметрия является основным достоинством диодов Джозефсона и является предметом новых разработок и оптимизаций. Эффект диода Джозефсона может возникать, например, в сверхпроводящих устройствах, где симметрия обращения времени и симметрия инверсии нарушены. ^[1]^[2] Это пример джозефсоновского перехода квантового материала (QMJJ).

Диоды Джозефсона можно разделить на две категории: те, которые требуют, чтобы внешнее (магнитное) поле было асимметричным, и те, которые не требуют внешнего магнитного поля — так называемые «безполевые» диоды Джозефсона (более привлекательные для приложений). В 2021 году диод Джозефсона был реализован в отсутствие приложенного магнитного поля в нецентросимметричном материале. ^[3] вскоре последовала первая реализация диода Джозефсона с нулевым полем в инверсионно-симметричном устройстве. ^[4]

История

На протяжении десятилетий физики пытались создать устройства с джозефсоновским переходом с асимметричными критическими токами. Это не включало в себя новые физические принципы или передовую (квантовую) инженерию материалов, а, скорее, электротехнические приемы, такие как объединение нескольких JJ особым образом (например, асимметричный 3JJ SQUID) или специально разработанные длинные JJ или массивы JJ, где вихревой транспорт Джозефсона был асимметричным. в противоположных направлениях. Ведь если не заглядывать внутрь устройства, а относиться к такому устройству как к черному ящику с двумя электродами, то его вольтамперная характеристика несимметрична с $I_{c+}\neq |I_{c-}|$ . Такие устройства были особенно популярны в контексте храповых механизмов Джозефсона — устройств, используемых для исправления случайных или детерминированных сигналов с нулевым средним временем. Эти устройства можно разделить на несколько классов:

асимметричные SQUID-подобные устройства ^[а]: предложения ^[5] и экспериментальные реализации ^[6]^[7]^[8]^[9]^[10]
длинные JJ с асимметричными вихревыми депиннинговыми токами: экспериментальные реализации ^[11]^[12]^[13]^[14]^[15]
Флюксонные диоды Джозефсона ^[16]^[17]^[18]^[19]
Массивы JJ (будут добавлены)
промежуточная длина JJ со специально модулированными свойствами/геометрией: например, настраиваемая $\varphi$ -JJs ^[20] и рядные JJ из Nb ^[21] и YBCO ^[22] демонстрируя рекордные коэффициенты асимметрии критического тока ${\mathcal {A}}\sim 10$ .

Начиная с 2020 года наблюдается новая волна интереса к системам невзаимного сверхтокового транспорта, основанным на новых материалах и физических принципах.

В 2020 году эффект сверхпроводящего диода (см. ниже) был продемонстрирован в искусственном мире. $N\times$ [Nb|V|Ta|] superlattice. ^[23] (еще не система Джозефсона). Это было основано на предыдущем предложении. ^[24] по конструкции аналогичен обычным полупроводниковым pn-переходам, но с использованием дырочных и электронно-легированных сверхпроводников. В следующем году диод Джозефсона был продемонстрирован в гетероструктуре Ван-дер-Ваальса NbSe ₂ /Nb ₃ Br ₈ /NbSe ₂ . В этой гетероструктуре слабая связь (барьер Джозефсона) Nb ₃ Br ₈ представляет собой квантовый материал, который, по прогнозам, является затрудненным атомным изолятором /изолятором Мотта и нецентросимметричен , т. е. различает электроны с положительным и отрицательным импульсом. ^[3]^[25]^[26]^[27]. Однако асимметрия такого устройства была очень низкой ( ${\mathcal {A}}\approx 1.07$ ).

Диод Джозефсона и нулевое приложенное поле наблюдались в трехслойном графене с малым углом закручивания, системе, которая обладает инверсионной симметрией в плоскости. ^[28] В этом случае само сверхпроводящее состояние ответственно за нарушение симметрии обращения времени в плоскости и симметрии инверсии .

В 2022 году был продемонстрирован диод Джозефсона на симметричном переходе (матрице) Al|InAs(2DEG)|Al. ^[29], проявляя асимметрию ${\mathcal {A}}\approx 2$ актуально для применения.

Диод Джозефсона на основе гетероструктуры Nb|Pt+YIG|Nb работает в нулевом магнитном поле и с возможностью изменения его направления демонстрирует аналогичный коэффициент асимметрии при $T\approx 2\,\mathrm {K}$ . ^[30]

Диод Джозефсона, использующий топологический полуметалл NiTe ₂ в качестве барьера, демонстрирует ${\mathcal {A}}\approx 2.3$ в $T\approx 3.8\,\mathrm {K}$

Подробный обзор последних событий. ^[31]

Эффект сверхпроводящего диода

Эффект сверхпроводящего диода является примером невзаимной сверхпроводимости, когда материал является сверхпроводящим в одном направлении и резистивным в другом. Это приводит к полуволновому выпрямлению прямоугольной формы переменного тока при подаче . В 2020 году этот эффект был продемонстрирован в искусственной сверхрешетке [Nb/V/Ta] _n . ^[23] Считается, что явление в диоде Джозефсона возникает из-за асимметричного туннелирования Джозефсона. ^[3] В отличие от обычных полупроводниковых диодов, эффект сверхпроводящего диода может быть реализован в джозефсоновских переходах, а также в объемных сверхпроводниках без переходов. ^[31]

Теории

В настоящее время точный механизм эффекта диода Джозефсона не до конца понятен. Однако появились некоторые теории, которые сейчас находятся на стадии теоретического исследования. которых Существует два типа диодов Джозефсона, симметрия нарушается. , Диод Джозефсона , разрушающий инверсию и диод Джозефсона, разрушающий инверсию и обращение времени . Минимальным требованием нарушения симметрии для формирования диода Джозефсона является нарушение инверсионной симметрии, которое необходимо для получения невзаимного транспорта. ^[32] Один из предложенных механизмов основан на куперовских парах с конечным импульсом . ^[1]^[2] Возможно также, что эффект сверхпроводящего диода в ДД обусловлен эффектами собственного поля, но это еще требует тщательного изучения. ^[33]^[34]

Цифры достоинств

В зависимости от потенциального применения могут иметь значение различные параметры джозефсоновских диодов, от рабочей температуры до их размера. Однако наиболее важным параметром является асимметрия критических токов (также называемая невзаимностью ). Его можно определить как безразмерное отношение больших и меньших критических токов.

${\mathcal {A}}={\frac {\mathrm {max} (I_{c+},|I_{c-}|)}{\mathrm {min} (I_{c+},|I_{c-}|)}}$

быть всегда положительным и лежать в диапазоне от 1 (симметричный JJ) до $\infty$ (бесконечно асимметричный). Вместо этого некоторые исследователи используют так называемую эффективность , определяемую как

$\eta =\left|{\frac {I_{c+}-|I_{c-}|}{I_{c+}+|I_{c-}|}}\right|={\frac {{\mathcal {A}}-1}{{\mathcal {A}}+1}}.$

Оно лежит в диапазоне от 0 (симметричная система) до 1 (бесконечно несимметричная система). ^[б] Среди прочего эффективность $\eta$ показывает теоретический предел термодинамического КПД (отношения выходной мощности к входной мощности), которого может достичь диод во время выпрямления.

Интуитивно понятно, что чем больше асимметрия ${\mathcal {A}}$ то есть, тем лучше работает диод. Количественный анализ ^[14]^[36] показали, что большая асимметрия позволяет добиться выпрямления в широком диапазоне амплитуд управляющего тока, большой противоток (соответствующий большой нагрузке), против которого еще возможно выпрямление, и большой термодинамический КПД (отношение выходного постоянного тока к входному мощность переменного тока).

Таким образом, для создания практически значимого диода необходимо спроектировать систему с высокой асимметрией. До сих пор ДД на основе инженерных гетероструктур демонстрируют весьма скромную асимметрию, составляющую несколько процентов выше 1 (таблица?). Вместо этого другие устройства Джозефсона демонстрируют асимметрию до 10. ^[21]

Размер Ранее продемонстрированные JD были довольно большими (таблица), что затрудняло их интеграцию в микро- или наноэлектронные сверхпроводящие схемы или штабелирование. Новые устройства на основе гетероструктур потенциально могут иметь размеры 50..100 нм, чего трудно достичь, используя предыдущие подходы с длинными ДП, флаксонами и т.п.

Напряжение . Важным параметром любого нано-выпрямителя является типичное создаваемое постоянное напряжение. (Сравнение диодов, таблица)

Рабочая температура . В идеале хотелось бы эксплуатировать диод в широком диапазоне температур. Очевидно, что верхний предел рабочей температуры определяется температурой перехода $T_{c}$ сверхпроводящего материала, используемого для изготовления JD. К сожалению, многие новые гетероструктуры работают при температурах ниже 4,2К.

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Скаммелл, Харли Д.; Ли, ЦзИА; Шерер, Матиас С. (1 апреля 2022 г.). «Теория эффекта сверхпроводящего диода нулевого поля в скрученном трехслойном графене». 2D материалы . 9 (2): 025027. arXiv : 2112.09115 . Бибкод : 2022TDM.....9b5027S . дои : 10.1088/2053-1583/ac5b16 . S2CID 245144483 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Давыдова, Маргарита; Прембабу, Саранеш; Фу, Лян (10 июня 2022 г.). «Универсальный диодный эффект Джозефсона» . Достижения науки . 8 (23): еабо0 arXiv : 2201.00831 . Бибкод : 2022SciA....8O.309D . дои : 10.1126/sciadv.abo0309 . hdl : 1721.1/146053 . ПМЦ 9176746 . PMID 35675396 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Ву, Хэн; Ван, Яоцзя; Сюй, Юаньфэн; Сивакумар, Пранава К.; Паско, Крис; Филиппоцци, Ульдерико; Паркин, Стюарт С.П.; Цзэн, Ю-Цзя; МакКуин, Тайрелл; Али, Мажар Н. (апрель 2022 г.). «Безполевой диод Джозефсона в гетероструктуре Ван-дер-Ваальса» . Природа 604 (7907): 653–656. arXiv : 2103.15809 . Бибкод : 2022Nature.604..653W . дои : 10.1038/ s41586-022-04504-8 ISSN 1476-4687 . ПМИД 35478238 . S2CID 248414862 .
^ Линь, Цзян-Сяцзы; Сиривибун, Фум; Скаммелл, Харли Д.; Лю, Сун; Родос, Дэниел; Ватанабэ, К.; Танигучи, Т.; Хоун, Джеймс; Шерер, Матиас С.; Ли, ЦзИА (октябрь 2022 г.). «Эффект сверхпроводящего диода с нулевым полем в трехслойном графене с малым углом закручивания». Физика природы . 18 (10): 1221–1227. arXiv : 2112.07841 . Бибкод : 2022NatPh..18.1221L . дои : 10.1038/s41567-022-01700-1 . S2CID 247447327 .
^ Сапата, И.; Бартуссек Р.; Солс, Ф.; Хэнги, П. (1996). «Выпрямление напряжения с помощью кальмара-трещотки». Письма о физических отзывах . 77 (11): 2292–2295. arXiv : cond-mat/9605171 . Бибкод : 1996PhRvL..77.2292Z . doi : 10.1103/PhysRevLett.77.2292 . ПМИД 10061907 .
^ Де Ваэле, A.Th.AM; Де Брюин Уботер, Р. (1969). «Квантовые интерференционные явления в точечных контактах двух сверхпроводников». Физика . 41 (2): 225–254. Бибкод : 1969Phy....41..225D . дои : 10.1016/0031-8914(69)90116-5 .
^ Вайс, С.; Коэлле, Д.; Мюллер, Дж.; Гросс, Р.; Бартель, К. (2000). «Эффект храповика в кальмарах постоянного тока». Письма по еврофизике (Эпл) . 51 (5): 499–505. arXiv : cond-mat/0004061 . Бибкод : 2000EL.....51..499W . doi : 10.1209/epl/i2000-00365-x .
^ Стерк, А.; Кляйнер, Р.; Коэлле, Д. (2005). «Трёхсоединенный качающийся храповик кальмара». Письма о физических отзывах . 95 (17): 177006. arXiv : cond-mat/0507017 . Бибкод : 2005PhRvL..95q7006S . doi : 10.1103/PhysRevLett.95.177006 . ПМИД 16383862 .
^ Стерк, А.; Коэлле, Д.; Кляйнер, Р. (2009). «Выпрямление в трехпереходном качающемся храповом механизме кальмара со стохастическим приводом». Письма о физических отзывах . 103 (4): 047001. Бибкод : 2009PhRvL.103d7001S . doi : 10.1103/PhysRevLett.103.047001 . ПМИД 19659390 .
^ Паолуччи, Ф.; Де Симони, Дж.; Джазотто, Ф. (2023). «Эффект сверхтокового диода, управляемый затвором и потоком». Письма по прикладной физике . 122 (4): 042601. arXiv : 2211.12127 . Бибкод : 2023ApPhL.122d2601P . дои : 10.1063/5.0136709 .
^ Карапелла, Г.; Костабиле, Г. (2001). «Эффект храповика: демонстрация релятивистского флаксонного диода». Письма о физических отзывах . 87 (7): 077002. Бибкод : 2001PhRvL..87g7002C . doi : 10.1103/PhysRevLett.87.077002 . ПМИД 11497909 .
^ Карапелла, Г.; Костабиле, Г.; Мартуччелло, Н.; Чирилло, М.; Латемпа, Р.; Полкари, А.; Филатрелла, Г. (2002). «Экспериментальная реализация релятивистского флюксонного храповика». Физика C: Сверхпроводимость . 382 (2–3): 337–341. arXiv : cond-mat/0112467 . Бибкод : 2002PhyC..382..337C . дои : 10.1016/S0921-4534(02)01232-7 .
^ Бек, М.; Голдобин Э.; Нойхаус, М.; Сигел, М.; Кляйнер, Р.; Коэлле, Д. (2005). «Высокоэффективный детерминированный вихревой храповик Джозефсона». Письма о физических отзывах . 95 (9): 090603. arXiv : cond-mat/0506754 . Бибкод : 2005PhRvL..95i0603B . doi : 10.1103/PhysRevLett.95.090603 . ПМИД 16197200 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Кнуфинке, М.; Ильин, К.; Сигел, М.; Коэлле, Д.; Кляйнер, Р.; Голдобин, Э. (2012). «Детерминированный вихревой храповик Джозефсона с грузом». Физический обзор E . 85 (1 Pt 1): 011122. arXiv : 1109.6507 . Бибкод : 2012PhRvE..85a1122K . дои : 10.1103/PhysRevE.85.011122 . ПМИД 22400527 .
^ Ван, HB; Чжу, BY; Гюрлих, К.; Руофф, М.; Ким, С.; Хатано, Т.; Чжао, БР; Чжао, ZX; Голдобин Э.; Коэлле, Д.; Кляйнер, Р. (2009). «Быстрый вихревой храповик Джозефсона из собственных джозефсоновских переходов в Bi ₂ Sr ₂ CaCu ₂ O ₈ ». Физический обзор B . 80 (22): 224507. Бибкод : 2009PhRvB..80v4507W . дои : 10.1103/PhysRevB.80.224507 .
^ Раисси, Ф.; Нордман, Дж. Э. (1994). «Флюксонный диод Джозефсона». Письма по прикладной физике . 65 (14): 1838–1840. Бибкод : 1994АпФЛ..65.1838Р . дои : 10.1063/1.112859 .
^ Раисси, Ф.; Нордман, Дж. Э. (1995). «Сравнение моделирования и эксперимента для флюксового диода Джозефсона». Транзакции IEEE по прикладной сверхпроводимости . 5 (2): 2943–2946. Бибкод : 1995ITAS....5.2943R . дои : 10.1109/77.403209 .
^ Кадин, AM (1990). «Двойственность и флюксоника в сверхпроводящих устройствах». Журнал прикладной физики . 68 (11): 5741–5749. Бибкод : 1990JAP....68.5741K . дои : 10.1063/1.346969 .
^ Нордман, Джеймс Э.; Бейер, Джеймс Б. (13 июня 1995 г.). «Сверхпроводящие электронные устройства, использующие кванты потока» .
^ Мендитто, Р.; Сикингер, Х.; Вейдес, М.; Кольстедт, Х.; Коэлле, Д.; Кляйнер, Р.; Голдобин, Э. (2016). «Настраиваемый $\varphi$ Трещотка перехода Джозефсона». Physical Review E. 94 ( 4): 042202. arXiv : 1607.07717 . Bibcode : 2016PhRvE..94d2202M . doi : 10.1103/PhysRevE.94.042202 . PMID 27841459 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Голод, Тарас; Краснов, Владимир М. (2022). «Демонстрация сверхпроводящего диода с памятью, работающего при нулевом магнитном поле с переключаемой невзаимностью» . Природные коммуникации . 13 (1): 3658. arXiv : 2205.12196 . Бибкод : 2022NatCo..13.3658G . дои : 10.1038/s41467-022-31256-w . ПМЦ 9237109 . ПМИД 35760801 .
^ Шмид, Кристоф; Джозани, Алиреза; Кляйнер, Рейнхольд; Келле, Дитер; Голдобин, Эдвард (2024). «Диод Джозефсона YBa ₂ Cu ₃ O ₇ , работающий как высокоэффективный храповой механизм». arXiv : 2408.01521 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Андо, Миясака, Юта, Исидзука, Дзюн; Аракава, Томонори, Ёичи; Янасэ, Оно, Теруо (август 2020 г. ) . Nature . 584 : 373–376. : 10.1038 /s41586-020-2590-4 . ISSN 1476-4687 . PMID 32814888. doi S2CID 221182970 (7821 )
^ Ху, Цзянпин; У, Конджун; Дай, Си (9 августа 2007 г.). «Предлагаемая конструкция диода Джозефсона» . Письма о физических отзывах . 99 (6): 067004. Бибкод : 2007PhRvL..99f7004H . doi : 10.1103/PhysRevLett.99.067004 . ПМИД 17930858 .
^ Сюй, Юаньфэн; Элькоро, Луис; Сун, Чжи-Да; Вергниори, MG; Фельзер, Клаудия; Паркин, Стюарт С.П.; Реньо, Николя; Маньес, Хуан Л.; Берневиг, Б. Андрей (17 июня 2021 г.). «Заполненные затрудненные атомные изоляторы». arXiv : 2106.10276 [ cond-mat.mtrl-sci ].
^ Сюй, Юаньфэн; Элькоро, Луис; Ли, Говей; Сун, Чжи-Да; Реньо, Николя; Ян, Цюнь; Сунь, Ян; Паркин, Стюарт; Фельзер, Клаудия; Берневиг, Б. Андрей (3 ноября 2021 г.). «Трехмерные инварианты реального пространства, затрудненные атомные изоляторы и новый принцип для активных каталитических центров». arXiv : 2111.02433 [ cond-mat.mtrl-sci ].
^ Чжан, И; Гу, Юхао; Вэн, Хунмин; Цзян, Кун; Ху, Цзянпин (2023). «Петленость в двумерных монослоях Ван-дер-Ваальса Nb3X8 (X = Cl, Br и I)». Физический обзор B . 107 (3): 035126. arXiv : 2207.01471 . Бибкод : 2023PhRvB.107c5126Z . дои : 10.1103/PhysRevB.107.035126 . S2CID 255998779 .
^ Линь, Цзян-Сяцзы; Сиривибун, Фум; Скаммелл, Харли Д.; Лю, Сун; Родос, Дэниел; Ватанабэ, К.; Танигучи, Т.; Хоун, Джеймс; Шерер, Матиас С.; Ли, ЦзИА (октябрь 2022 г.). «Эффект сверхпроводящего диода с нулевым полем в трехслойном графене с малым углом закручивания». Физика природы . 18 (10): 1221–1227. arXiv : 2112.07841 . Бибкод : 2022NatPh..18.1221L . дои : 10.1038/s41567-022-01700-1 . S2CID 247447327 .
^ Баумгартнер, Кристиан; Фукс, Лоренц; Коста, Андреас; Рейнхардт, Саймон; Гронин, Сергей; Гарднер, Джеффри К.; Линдеманн, Тайлер; Манфра, Майкл Дж.; Фариа Джуниор, Пауло Э.; Кочан, Денис; Фабиан, Ярослав; Парадизо, Никола; Странк, Кристоф (2022). «Сверхтоковое выпрямление и магнитокиральные эффекты в симметричных джозефсоновских переходах». Природные нанотехнологии . 17 (1): 39–44. Бибкод : 2022НатНа..17...39Б . дои : 10.1038/s41565-021-01009-9 . ПМИД 34795437 .
^ Чон, Кун-Рок; Ким, Джэ Гын; Юн, Джихо; Чон, Джэ-Чун; Хан, Хён; Котте, Одри; Контос, Такис; Паркин, Стюарт С.П. (2022). «Сверхтоковые диоды Джозефсона с реверсивной полярностью в нулевом поле, работающие за счет намагничивания Pt-барьера». Природные материалы . 21 (9): 1008–1013. Бибкод : 2022NatMa..21.1008J . дои : 10.1038/s41563-022-01300-7 . ПМИД 35798947 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Надим, Мухаммед; Фюрер Михаэль С.; Ван, Сяолинь (15 сентября 2023 г.). «Эффект сверхпроводящего диода» . Обзоры природы Физика . 5 (10): 558–577. Бибкод : 2023НатРП...5..558Н . дои : 10.1038/s42254-023-00632-w . ISSN 2522-5820 . S2CID 261976918 .
^ Чжан, И; Гу, Юхао; Ху, Цзянпин; Цзян, Кун (10 июля 2022 г.). «Общая теория джозефсоновских диодов». Физический обзор X . 12 (4): 041013. arXiv : 2112.08901 . Бибкод : 2022PhRvX..12d1013Z . дои : 10.1103/PhysRevX.12.041013 . S2CID 245218901 .
^ Гольдман, AM; Крейсман, П.Дж. (10 декабря 1967 г.). «Эффект Мейснера и проникновение вихрей в джозефсоновских переходах» . Физический обзор . 164 (2): 544–547. Бибкод : 1967PhRv..164..544G . дои : 10.1103/PhysRev.164.544 .
^ Ямасита, Цутому; Онодера, Ютака (1 августа 1967 г.). «Зависимость джозефсоновского тока от магнитного поля под влиянием собственного поля» . Журнал прикладной физики . 38 (9): 3523–3525. Бибкод : 1967JAP....38.3523Y . дои : 10.1063/1.1710164 . ISSN 0021-8979 .
^ Пал, Банабир; Чакраборти, Анирбан; Сивакумар, Пранава К.; Давыдова, Маргарита; Гопи, Аджеш К.; Пандея, Аваниндра К.; Кригер, Йонас А.; Чжан, Ян; Дата, Михир; Джу, Сайлонг; Юань, Ной; Шретер, Нильс Б.М.; Фу, Лян; Паркин, Стюарт С.П. (2022). «Эффект диода Джозефсона от импульса куперовской пары в топологическом полуметалле» . Физика природы . 18 (10): 1228–1233. Бибкод : 2022NatPh..18.1228P . дои : 10.1038/s41567-022-01699-5 . ПМЦ 9537108 . ПМИД 36217362 .
^ Голдобин Э.; Мендитто, Р.; Коэлле, Д.; Кляйнер, Р. (2016). «Модельные <math><mrow>I – V</mrow></math>кривые и показатели эффективности детерминированных храповых механизмов Джозефсона с недостаточным демпфированием». Физический обзор E . 94 (3): 032203.arXiv : 1606.07371 . дои : 10.1103/PhysRevE.94.032203 . ПМИД 27739827 .

^ Ключевое слово современного жаргона — SNAIL , которое обозначает кальмара с $N$ JJs в одном филиале и один JJ в другом филиале. В целом SNAIL имеет асимметричное соотношение фаз сверхтока и, следовательно, разные критические токи. $I_{c+}\neq |I_{c+}|$ .
^ Обратите внимание, что некоторые авторы ^[35] разделить разницу критических токов на средний критический ток $(I_{c+}+I_{c-})/2$ . Тогда КПД имеет диапазон 0..2, и если указывают 80%, $\eta$ на самом деле составляет всего 40%.

[Scammell2021-1] Перейти обратно: ^а ^б Скаммелл, Харли Д.; Ли, ЦзИА; Шерер, Матиас С. (1 апреля 2022 г.). «Теория эффекта сверхпроводящего диода нулевого поля в скрученном трехслойном графене». 2D материалы . 9 (2): 025027. arXiv : 2112.09115 . Бибкод : 2022TDM.....9b5027S . дои : 10.1088/2053-1583/ac5b16 . S2CID 245144483 .

[Davydova2021-2] Перейти обратно: ^а ^б Давыдова, Маргарита; Прембабу, Саранеш; Фу, Лян (10 июня 2022 г.). «Универсальный диодный эффект Джозефсона» . Достижения науки . 8 (23): еабо0 arXiv : 2201.00831 . Бибкод : 2022SciA....8O.309D . дои : 10.1126/sciadv.abo0309 . hdl : 1721.1/146053 . ПМЦ 9176746 . PMID 35675396 .

[Wu2022-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Ву, Хэн; Ван, Яоцзя; Сюй, Юаньфэн; Сивакумар, Пранава К.; Паско, Крис; Филиппоцци, Ульдерико; Паркин, Стюарт С.П.; Цзэн, Ю-Цзя; МакКуин, Тайрелл; Али, Мажар Н. (апрель 2022 г.). «Безполевой диод Джозефсона в гетероструктуре Ван-дер-Ваальса» . Природа 604 (7907): 653–656. arXiv : 2103.15809 . Бибкод : 2022Nature.604..653W . дои : 10.1038/ s41586-022-04504-8 ISSN 1476-4687 . ПМИД 35478238 . S2CID 248414862 .

[Lin2022-4] Линь, Цзян-Сяцзы; Сиривибун, Фум; Скаммелл, Харли Д.; Лю, Сун; Родос, Дэниел; Ватанабэ, К.; Танигучи, Т.; Хоун, Джеймс; Шерер, Матиас С.; Ли, ЦзИА (октябрь 2022 г.). «Эффект сверхпроводящего диода с нулевым полем в трехслойном графене с малым углом закручивания». Физика природы . 18 (10): 1221–1227. arXiv : 2112.07841 . Бибкод : 2022NatPh..18.1221L . дои : 10.1038/s41567-022-01700-1 . S2CID 247447327 .

[Zapata1996-6] Сапата, И.; Бартуссек Р.; Солс, Ф.; Хэнги, П. (1996). «Выпрямление напряжения с помощью кальмара-трещотки». Письма о физических отзывах . 77 (11): 2292–2295. arXiv : cond-mat/9605171 . Бибкод : 1996PhRvL..77.2292Z . doi : 10.1103/PhysRevLett.77.2292 . ПМИД 10061907 .

[deWaele1969-7] Де Ваэле, A.Th.AM; Де Брюин Уботер, Р. (1969). «Квантовые интерференционные явления в точечных контактах двух сверхпроводников». Физика . 41 (2): 225–254. Бибкод : 1969Phy....41..225D . дои : 10.1016/0031-8914(69)90116-5 .

[Weiss2000-8] Вайс, С.; Коэлле, Д.; Мюллер, Дж.; Гросс, Р.; Бартель, К. (2000). «Эффект храповика в кальмарах постоянного тока». Письма по еврофизике (Эпл) . 51 (5): 499–505. arXiv : cond-mat/0004061 . Бибкод : 2000EL.....51..499W . doi : 10.1209/epl/i2000-00365-x .

[Sterck2005-9] Стерк, А.; Кляйнер, Р.; Коэлле, Д. (2005). «Трёхсоединенный качающийся храповик кальмара». Письма о физических отзывах . 95 (17): 177006. arXiv : cond-mat/0507017 . Бибкод : 2005PhRvL..95q7006S . doi : 10.1103/PhysRevLett.95.177006 . ПМИД 16383862 .

[Sterck2009-10] Стерк, А.; Коэлле, Д.; Кляйнер, Р. (2009). «Выпрямление в трехпереходном качающемся храповом механизме кальмара со стохастическим приводом». Письма о физических отзывах . 103 (4): 047001. Бибкод : 2009PhRvL.103d7001S . doi : 10.1103/PhysRevLett.103.047001 . ПМИД 19659390 .

[Paolucci:2023:SD+ctrl-11] Паолуччи, Ф.; Де Симони, Дж.; Джазотто, Ф. (2023). «Эффект сверхтокового диода, управляемый затвором и потоком». Письма по прикладной физике . 122 (4): 042601. arXiv : 2211.12127 . Бибкод : 2023ApPhL.122d2601P . дои : 10.1063/5.0136709 .

[Carapella:2001:RatchetE-12] Карапелла, Г.; Костабиле, Г. (2001). «Эффект храповика: демонстрация релятивистского флаксонного диода». Письма о физических отзывах . 87 (7): 077002. Бибкод : 2001PhRvL..87g7002C . doi : 10.1103/PhysRevLett.87.077002 . ПМИД 11497909 .

[Carapella:2002:JVR-HighFreq-13] Карапелла, Г.; Костабиле, Г.; Мартуччелло, Н.; Чирилло, М.; Латемпа, Р.; Полкари, А.; Филатрелла, Г. (2002). «Экспериментальная реализация релятивистского флюксонного храповика». Физика C: Сверхпроводимость . 382 (2–3): 337–341. arXiv : cond-mat/0112467 . Бибкод : 2002PhyC..382..337C . дои : 10.1016/S0921-4534(02)01232-7 .

[Beck2005-14] Бек, М.; Голдобин Э.; Нойхаус, М.; Сигел, М.; Кляйнер, Р.; Коэлле, Д. (2005). «Высокоэффективный детерминированный вихревой храповик Джозефсона». Письма о физических отзывах . 95 (9): 090603. arXiv : cond-mat/0506754 . Бибкод : 2005PhRvL..95i0603B . doi : 10.1103/PhysRevLett.95.090603 . ПМИД 16197200 .

[Knufinke2012-15] Перейти обратно: ^а ^б Кнуфинке, М.; Ильин, К.; Сигел, М.; Коэлле, Д.; Кляйнер, Р.; Голдобин, Э. (2012). «Детерминированный вихревой храповик Джозефсона с грузом». Физический обзор E . 85 (1 Pt 1): 011122. arXiv : 1109.6507 . Бибкод : 2012PhRvE..85a1122K . дои : 10.1103/PhysRevE.85.011122 . ПМИД 22400527 .

[Wang2009-16] Ван, HB; Чжу, BY; Гюрлих, К.; Руофф, М.; Ким, С.; Хатано, Т.; Чжао, БР; Чжао, ZX; Голдобин Э.; Коэлле, Д.; Кляйнер, Р. (2009). «Быстрый вихревой храповик Джозефсона из собственных джозефсоновских переходов в Bi ₂ Sr ₂ CaCu ₂ O ₈ ». Физический обзор B . 80 (22): 224507. Бибкод : 2009PhRvB..80v4507W . дои : 10.1103/PhysRevB.80.224507 .

[Raissi1994-17] Раисси, Ф.; Нордман, Дж. Э. (1994). «Флюксонный диод Джозефсона». Письма по прикладной физике . 65 (14): 1838–1840. Бибкод : 1994АпФЛ..65.1838Р . дои : 10.1063/1.112859 .

[Raissi1995-18] Раисси, Ф.; Нордман, Дж. Э. (1995). «Сравнение моделирования и эксперимента для флюксового диода Джозефсона». Транзакции IEEE по прикладной сверхпроводимости . 5 (2): 2943–2946. Бибкод : 1995ITAS....5.2943R . дои : 10.1109/77.403209 .

[Kadin1990-19] Кадин, AM (1990). «Двойственность и флюксоника в сверхпроводящих устройствах». Журнал прикладной физики . 68 (11): 5741–5749. Бибкод : 1990JAP....68.5741K . дои : 10.1063/1.346969 .

[Nordman1995:patent-20] Нордман, Джеймс Э.; Бейер, Джеймс Б. (13 июня 1995 г.). «Сверхпроводящие электронные устройства, использующие кванты потока» .

[Menditto2016-21] Мендитто, Р.; Сикингер, Х.; Вейдес, М.; Кольстедт, Х.; Коэлле, Д.; Кляйнер, Р.; Голдобин, Э. (2016). «Настраиваемый $\varphi$ Трещотка перехода Джозефсона». Physical Review E. 94 ( 4): 042202. arXiv : 1607.07717 . Bibcode : 2016PhRvE..94d2202M . doi : 10.1103/PhysRevE.94.042202 . PMID 27841459 .

[Golod2022-22] Перейти обратно: ^а ^б Голод, Тарас; Краснов, Владимир М. (2022). «Демонстрация сверхпроводящего диода с памятью, работающего при нулевом магнитном поле с переключаемой невзаимностью» . Природные коммуникации . 13 (1): 3658. arXiv : 2205.12196 . Бибкод : 2022NatCo..13.3658G . дои : 10.1038/s41467-022-31256-w . ПМЦ 9237109 . ПМИД 35760801 .

[Schmid:2024:He-FIB-Diode-23] Шмид, Кристоф; Джозани, Алиреза; Кляйнер, Рейнхольд; Келле, Дитер; Голдобин, Эдвард (2024). «Диод Джозефсона YBa ₂ Cu ₃ O ₇ , работающий как высокоэффективный храповой механизм». arXiv : 2408.01521 .

[Ando2020:SDE-24] Перейти обратно: ^а ^б Андо, Миясака, Юта, Исидзука, Дзюн; Аракава, Томонори, Ёичи; Янасэ, Оно, Теруо (август 2020 г. ) . Nature . 584 : 373–376. : 10.1038 /s41586-020-2590-4 . ISSN 1476-4687 . PMID 32814888. doi S2CID 221182970 (7821 )

[Hu2007.proposal-25] Ху, Цзянпин; У, Конджун; Дай, Си (9 августа 2007 г.). «Предлагаемая конструкция диода Джозефсона» . Письма о физических отзывах . 99 (6): 067004. Бибкод : 2007PhRvL..99f7004H . doi : 10.1103/PhysRevLett.99.067004 . ПМИД 17930858 .

[Xu2021:ObstructAtomIns-26] Сюй, Юаньфэн; Элькоро, Луис; Сун, Чжи-Да; Вергниори, MG; Фельзер, Клаудия; Паркин, Стюарт С.П.; Реньо, Николя; Маньес, Хуан Л.; Берневиг, Б. Андрей (17 июня 2021 г.). «Заполненные затрудненные атомные изоляторы». arXiv : 2106.10276 [ cond-mat.mtrl-sci ].

[Xu2022:ObstructAtomIns-27] Сюй, Юаньфэн; Элькоро, Луис; Ли, Говей; Сун, Чжи-Да; Реньо, Николя; Ян, Цюнь; Сунь, Ян; Паркин, Стюарт; Фельзер, Клаудия; Берневиг, Б. Андрей (3 ноября 2021 г.). «Трехмерные инварианты реального пространства, затрудненные атомные изоляторы и новый принцип для активных каталитических центров». arXiv : 2111.02433 [ cond-mat.mtrl-sci ].

[Zhang2022:Mottness-28] Чжан, И; Гу, Юхао; Вэн, Хунмин; Цзян, Кун; Ху, Цзянпин (2023). «Петленость в двумерных монослоях Ван-дер-Ваальса Nb3X8 (X = Cl, Br и I)». Физический обзор B . 107 (3): 035126. arXiv : 2207.01471 . Бибкод : 2023PhRvB.107c5126Z . дои : 10.1103/PhysRevB.107.035126 . S2CID 255998779 .

[Lin2022:SDE@B=0-29] Линь, Цзян-Сяцзы; Сиривибун, Фум; Скаммелл, Харли Д.; Лю, Сун; Родос, Дэниел; Ватанабэ, К.; Танигучи, Т.; Хоун, Джеймс; Шерер, Матиас С.; Ли, ЦзИА (октябрь 2022 г.). «Эффект сверхпроводящего диода с нулевым полем в трехслойном графене с малым углом закручивания». Физика природы . 18 (10): 1221–1227. arXiv : 2112.07841 . Бибкод : 2022NatPh..18.1221L . дои : 10.1038/s41567-022-01700-1 . S2CID 247447327 .

[Baumgartner:2022:Al-2DEG-Al:Diode-30] Баумгартнер, Кристиан; Фукс, Лоренц; Коста, Андреас; Рейнхардт, Саймон; Гронин, Сергей; Гарднер, Джеффри К.; Линдеманн, Тайлер; Манфра, Майкл Дж.; Фариа Джуниор, Пауло Э.; Кочан, Денис; Фабиан, Ярослав; Парадизо, Никола; Странк, Кристоф (2022). «Сверхтоковое выпрямление и магнитокиральные эффекты в симметричных джозефсоновских переходах». Природные нанотехнологии . 17 (1): 39–44. Бибкод : 2022НатНа..17...39Б . дои : 10.1038/s41565-021-01009-9 . ПМИД 34795437 .

[Jeon:2022:Nb-Pt+YIG-Nb:Diode@B=0-31] Чон, Кун-Рок; Ким, Джэ Гын; Юн, Джихо; Чон, Джэ-Чун; Хан, Хён; Котте, Одри; Контос, Такис; Паркин, Стюарт С.П. (2022). «Сверхтоковые диоды Джозефсона с реверсивной полярностью в нулевом поле, работающие за счет намагничивания Pt-барьера». Природные материалы . 21 (9): 1008–1013. Бибкод : 2022NatMa..21.1008J . дои : 10.1038/s41563-022-01300-7 . ПМИД 35798947 .

[Nadeem2023-32] Перейти обратно: ^а ^б Надим, Мухаммед; Фюрер Михаэль С.; Ван, Сяолинь (15 сентября 2023 г.). «Эффект сверхпроводящего диода» . Обзоры природы Физика . 5 (10): 558–577. Бибкод : 2023НатРП...5..558Н . дои : 10.1038/s42254-023-00632-w . ISSN 2522-5820 . S2CID 261976918 .

[Zhang2022-33] Чжан, И; Гу, Юхао; Ху, Цзянпин; Цзян, Кун (10 июля 2022 г.). «Общая теория джозефсоновских диодов». Физический обзор X . 12 (4): 041013. arXiv : 2112.08901 . Бибкод : 2022PhRvX..12d1013Z . дои : 10.1103/PhysRevX.12.041013 . S2CID 245218901 .

[Goldman1967-34] Гольдман, AM; Крейсман, П.Дж. (10 декабря 1967 г.). «Эффект Мейснера и проникновение вихрей в джозефсоновских переходах» . Физический обзор . 164 (2): 544–547. Бибкод : 1967PhRv..164..544G . дои : 10.1103/PhysRev.164.544 .

[Yamashita1967-35] Ямасита, Цутому; Онодера, Ютака (1 августа 1967 г.). «Зависимость джозефсоновского тока от магнитного поля под влиянием собственного поля» . Журнал прикладной физики . 38 (9): 3523–3525. Бибкод : 1967JAP....38.3523Y . дои : 10.1063/1.1710164 . ISSN 0021-8979 .

[Pal2022-36] Пал, Банабир; Чакраборти, Анирбан; Сивакумар, Пранава К.; Давыдова, Маргарита; Гопи, Аджеш К.; Пандея, Аваниндра К.; Кригер, Йонас А.; Чжан, Ян; Дата, Михир; Джу, Сайлонг; Юань, Ной; Шретер, Нильс Б.М.; Фу, Лян; Паркин, Стюарт С.П. (2022). «Эффект диода Джозефсона от импульса куперовской пары в топологическом полуметалле» . Физика природы . 18 (10): 1228–1233. Бибкод : 2022NatPh..18.1228P . дои : 10.1038/s41567-022-01699-5 . ПМЦ 9537108 . ПМИД 36217362 .

[Goldobin:2016:JRatchet.ModelIVC-38] Голдобин Э.; Мендитто, Р.; Коэлле, Д.; Кляйнер, Р. (2016). «Модельные <math><mrow>I – V</mrow></math>кривые и показатели эффективности детерминированных храповых механизмов Джозефсона с недостаточным демпфированием». Физический обзор E . 94 (3): 032203.arXiv : 1606.07371 . дои : 10.1103/PhysRevE.94.032203 . ПМИД 27739827 .

[5] Ключевое слово современного жаргона — SNAIL , которое обозначает кальмара с $N$ JJs в одном филиале и один JJ в другом филиале. В целом SNAIL имеет асимметричное соотношение фаз сверхтока и, следовательно, разные критические токи. $I_{c+}\neq |I_{c+}|$ .

[37] Обратите внимание, что некоторые авторы ^[35] разделить разницу критических токов на средний критический ток $(I_{c+}+I_{c-})/2$ . Тогда КПД имеет диапазон 0..2, и если указывают 80%, $\eta$ на самом деле составляет всего 40%.

[1]

[2]

[3]

[4]

[а]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]

[27]

[28]

[29]

[30]

[31]

[32]

[33]

[34]

[б]

[36]

[35]