論文の概要: Phase tuning of multiple Andreev reflections of Dirac fermions and the
Josephson supercurrent in Al-MoTe2-Al junctions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.04397v1
- Date: Wed, 8 Dec 2021 16:43:12 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-05 03:03:26.789095
- Title: Phase tuning of multiple Andreev reflections of Dirac fermions and the
Josephson supercurrent in Al-MoTe2-Al junctions
- Title（参考訳）: al-mote2-al接合におけるディラックフェルミオンとジョセフソン超電流の多重andreev反射の位相調整
- Authors: Zheyi Zhu, Stephan Kim, Shiming Lei, Leslie M. Schoop, R. J. Cava, and
N. P. Ong
- Abstract要約: ジョセフソン超電流$bf J_rm ssim sinvarphi$ が MAR ステップと共存することを示す。
実験により、超電流を形成するシャトルペアの比率が得られる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.03078691410268859
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: When a normal metal $N$ is sandwiched between two superconductors, the energy
gaps in the latter act as walls that confine electrons in $N$ in a square-well
potential. If the voltage $V$ across $N$ is finite, an electron injected into
the well undergoes multiple Andreev reflections (MAR) until it gains enough
energy to overcome the energy barrier. Because each reflection converts an
electron to a hole (or vice versa), while creating (or destroying) a Cooper
pair, the MAR process shuttles a stream of pairs across the junction. An
interesting question is, given a finite $V$, what percentage of the shuttled
pairs end up as a Josephson supercurrent? This fraction does not seem to have
been measured. Here we show that, in high-transparency junctions based on the
type II Dirac semimetal MoTe$_2$, the MAR leads to a stair-case profile in the
current-voltage ($I$-$V$) response, corresponding to pairs shuttled
incoherently by the $n^{th}$-order process. By varying the phase $\varphi$
across the junction, we demonstrate that a Josephson supercurrent ${\bf J}_{\rm
s}\sim \sin\varphi$ co-exists with the MAR steps, even at large $V$. The
observed linear increase in the amplitude of ${\bf J}_{\rm s}$ with $n$ (for
small $n$) implies that ${\bf J}_{\rm s}$ originates from the population of
pairs that are coherently shuttled. We infer that the MAR steps and the
supercurrent are complementary aspects of the Andreev process. The experiment
yields the percentage of shuttled pairs that form the supercurrent. At large
$V$, the coherent fraction is initially linear in $n$. However, as $V\to 0$
($n\gg 1$), almost all the pairs end up as the observed Josephson supercurrent.
- Abstract（参考訳）: 通常の金属の$N$が2つの超伝導体の間に挟まれると、後者のエネルギーギャップは正方形のポテンシャルで電子をN$に閉じ込める壁として機能する。
もし$N$の電圧$V$が有限であれば、井戸に注入された電子はエネルギー障壁を克服するのに十分なエネルギーを得るまで複数のアンドリーフ反射(MAR)を行う。
それぞれの反射は電子を穴(またはその逆)に変換し、クーパー対を生成(または破壊)するので、MARプロセスはジャンクションに対のストリームを移動させる。
興味深い疑問は、有限の$V$を考えると、シャトルされたペアのどのパーセンテージがジョセフソン超電流となるかである。
この割合は測定されなかったようである。
ここでは、II型ディラック半金属MoTe$_2$に基づく高透過性接合において、MARは、$n^{th}$-orderプロセスで非整合されたペアに対応する、電流電圧(I$-V$)応答の階段形状に導かれることを示す。
位相 $\varphi$ を接合全体で変化させることで、ジョセフソン超電流 ${\bf J}_{\rm s}\sim \sin\varphi$ が MAR ステップと共存することを示した。
観測された$n$の${\bf j}_{\rm s}$の振幅の線形増加は、${\bf j}_{\rm s}$がコヒーレントにシャトルされるペアの集団に由来することを示唆している。
MARステップと超電流がAndreevプロセスの相補的な側面であることを推測する。
実験により、超電流を形成するシャトルペアの比率が得られる。
大まかに$V$では、コヒーレント分数は最初$n$で線型である。
しかし、$v\to 0$ (n\gg 1$) として、ほぼ全てのペアは観測されたジョセフソン超電流として終わる。
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