近日，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員陳壘、王鎮(zhèn)帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，在超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)物理與電學(xué)表征基礎(chǔ)研究領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)通過微納加工與測(cè)量表征技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了超導(dǎo)3D納米橋結(jié)電流相位關(guān)系的精確測(cè)量，并揭示了約瑟夫森橋結(jié)的電流相位關(guān)系隨著其幾何尺寸縮放的變化規(guī)律，為進(jìn)一步研究超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)的物理與應(yīng)用提供了有效的實(shí)驗(yàn)與分析表征方法。8月13日，相關(guān)研究成果以Geometric Scaling of the Current–Phase Relation of Niobium Nanobridge Junctions為題，發(fā)表在ACS Nano上。

　　超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)是構(gòu)成超導(dǎo)器件與電路的核心基礎(chǔ)單元，其電流相位關(guān)系（CPR）是決定器件性能的重要因素之一。長期以來，由于相位是一個(gè)不可測(cè)量的物理量，對(duì)于納米橋結(jié)的CPR缺乏準(zhǔn)確的描述，限制了納米橋結(jié)在超導(dǎo)器件與電路的實(shí)際應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)CPR的精確測(cè)量與表征，研究團(tuán)隊(duì)基于自主開發(fā)的超導(dǎo)3D納米橋結(jié)，設(shè)計(jì)并制備了用于測(cè)量CPR的超導(dǎo)約瑟夫森器件，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)不同幾何參數(shù)的3D納米橋結(jié)CPR的精確測(cè)量，發(fā)現(xiàn)了橋結(jié)的CPR隨著結(jié)的幾何尺寸縮放的變化規(guī)律，并通過結(jié)合基于Ginzburg-Landau方程仿真結(jié)果的對(duì)比分析，獲取了其等效電學(xué)模型和關(guān)鍵電學(xué)參數(shù)，為探索約瑟夫森結(jié)的CPR及其應(yīng)用奠定了重要的實(shí)驗(yàn)與理論基礎(chǔ)。

　　研究工作得到中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)優(yōu)秀會(huì)員項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金等的支持。

　　論文鏈接 

納米橋結(jié)示意圖和CPR參數(shù)隨橋結(jié)幾何尺寸變化規(guī)律 

用于測(cè)量納米橋結(jié)CPR的超導(dǎo)器件 

納米橋結(jié)CPR測(cè)量和仿真結(jié)果