論文の概要: Streamline controlled rectification of supercurrent in thin-film asymmetric weak links
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.12280v2
- Date: Tue, 29 Jul 2025 13:28:05 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-30 14:59:51.363886
- Title: Streamline controlled rectification of supercurrent in thin-film asymmetric weak links
- Title（参考訳）: 薄膜非対称弱結合における超電流の流線制御補正
- Authors: Filippo Antola, Sebastiano Battisti, Alessandro Braggio, Francesco Giazotto, Giorgio De Simoni,
- Abstract要約: 非対称ダイム橋によって形成されるメソスコピック超伝導弱リンクにおける超電流ダイオード効果(SDE)について検討した。
収縮と超伝導鉛の接合部における制御された幾何学的欠陥を実装することにより、電流の集束を誘導し、空間対称性を乱す。
超伝導ダイオード機能の設計と制御のためのフレキシブルなプラットフォームとして,メソスコピック・デイム橋が提案されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.58317527488534
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In this study, we examined the supercurrent diode effect (SDE) in mesoscopic superconducting weak links formed by asymmetric Dayem bridges. These planar metallic constrictions, which naturally exhibit Josephsonlike behavior, offer a fundamental platform for investigating nonreciprocal transport phenomena in a regime where the bridge width aligns with the superconducting coherence length. The foundational concept is inspired by the Tesla valve, a classical fluidic device that achieves flow rectification through interference and turbulence between fluid streams enabled by geometric asymmetry. Analogously, we demonstrate that spatial asymmetry within superconducting structures can result in rectification due to the polarity-dependent interaction between transport and screening currents. By implementing controlled geometric defects at the junction between the constriction and superconducting leads, we induce current crowding and disrupt spatial inversion symmetry, thus facilitating directional switching behavior. Experimental results indicate a linear-in-field rectification regime at low magnetic fields, driven by the interaction between transport and screening currents, which is succeeded by complex vortex dynamics within the superconducting banks at elevated fields. Time-dependent Ginzburg-Landau simulations replicate significant features of the experimental observations and substantiate the influence of both screening currents and rearrangements of Abrikosov vortices. A comparative study across various geometries highlights the crucial role of defect shape and spatial confinement in determining the rectification efficiency, revealing a minimum threshold in bridge width below which crowding-induced SDE is significantly reduced. Our findings advocate for mesoscopic Dayem bridges as a flexible platform for designing and controlling superconducting diode functionalities.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,非対称ダイムブリッジにより形成されるメソスコピック超伝導弱リンクにおける超電流ダイオード効果(SDE)について検討した。
これらの平面的金属収縮はジョセフソンのような挙動を示すが、橋の幅が超伝導コヒーレンス長と一致する状態において、非相互輸送現象を研究するための基礎的な基盤を提供する。
基本的なコンセプトは、幾何学的非対称性によって実現された流体ストリーム間の干渉と乱流による流れの整流を実現する古典的な流体デバイスであるTesla Valveにインスパイアされている。
超伝導構造内の空間的非対称性は、輸送電流と遮蔽電流の間の極性依存性の相互作用によって補正されることを示す。
収縮と超伝導鉛の接合部における制御された幾何学的欠陥を実装することにより、電流の集束を誘導し、空間反転対称性を乱し、方向スイッチング挙動を容易にする。
実験結果から,低磁場下でのリニア・イン・フィールドの整流機構は,超伝導バンク内の高磁場下での複雑な渦動に後押しされる輸送電流と遮蔽電流の相互作用によって引き起こされることが示された。
時間依存型ギンズブルグ・ランダウシミュレーションは、実験観測の重要な特徴を再現し、アブリコソフ渦のスクリーニング電流と再配置の影響を裏付ける。
各種測地における比較研究は, 整流効率の決定における欠陥形状と空間閉じ込めの重要な役割を強調し, 群集によるSDEが著しく減少する橋梁幅の最低しきい値を明らかにした。
超伝導ダイオード機能の設計と制御のためのフレキシブルなプラットフォームとして,メソスコピック・デイム橋が提案されている。
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