渦旋態(tài)參與的約瑟夫森效應(yīng)

張 沖

(江西師范大學(xué)物理系，330022，南昌)

渦旋態(tài)參與的約瑟夫森效應(yīng)

張 沖

(江西師范大學(xué)物理系，330022，南昌)

報(bào)道一種新的約瑟夫森效應(yīng)—渦旋態(tài)參與的約瑟夫森效應(yīng)。在這種效應(yīng)中，渦旋束縛態(tài)和Andreev態(tài)的干涉效應(yīng)導(dǎo)致了約瑟夫森超流的臺(tái)階狀演化，并且臺(tái)階數(shù)目等于有效導(dǎo)電通道數(shù)目。

約瑟夫森效應(yīng)；渦旋態(tài)；渦旋態(tài)參與的約瑟夫森效應(yīng)渦旋態(tài)

0 引言

約瑟夫森效應(yīng)是一種宏觀量子現(xiàn)象。2塊超導(dǎo)體夾一物理材料構(gòu)成約瑟夫森結(jié)。即使在沒(méi)有外加電壓的情況下，Cooper對(duì)可以隧穿過(guò)約瑟夫森結(jié)的現(xiàn)象叫約瑟夫森效應(yīng)[1]。當(dāng)約瑟夫森結(jié)中的連接材料為正常導(dǎo)體時(shí)，其超流形成機(jī)制為Andreev反射[2]，Andreev能級(jí)能夠輸運(yùn)Cooper對(duì)，從而形成平衡超流[3]，臨界電流(最大電流)隨溫度的升高指數(shù)衰減[4]。若連接材料為量子點(diǎn)，則臨界電流是e△/?的整數(shù)倍[5]，臨界電流隨量子點(diǎn)接觸橫向尺寸增大而階梯狀增加，其中2△是超導(dǎo)帶隙。第2類超導(dǎo)體中的渦旋結(jié)構(gòu)有著非常豐富的物理內(nèi)涵，其中最著名的是Abrikosov渦旋點(diǎn)陣。研究發(fā)現(xiàn)，第2類超導(dǎo)體中的渦旋結(jié)構(gòu)允許束縛定態(tài)的存在，稱之為渦旋束縛態(tài)。渦旋束縛態(tài)也是Andreev態(tài)。Caroli等發(fā)現(xiàn)束縛態(tài)能級(jí)間隔約為△2/EF，其中EF為費(fèi)米能級(jí)。

1 渦旋態(tài)參與的約瑟夫森效應(yīng)

筆者發(fā)現(xiàn)了一種新的約瑟夫森效應(yīng)—渦旋態(tài)參與的約瑟夫森效應(yīng)。圖1為設(shè)計(jì)的約瑟夫森結(jié)，兩超導(dǎo)平面由一金屬圓柱面連接，超導(dǎo)平面在連接處中空且在連接處各有一個(gè)渦旋結(jié)構(gòu)。在此結(jié)構(gòu)中既存在渦旋束縛態(tài)，又存在Andreev束縛態(tài)。……