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Aug 26, 2023

결합된 조셉슨 접합을 기반으로 한 장치의 초전도 다이오드 효과

2023년 8월 23일 특집 이 기사는 Science X의 편집 과정 및 정책에 따라 검토되었습니다. 편집자들은 콘텐츠의 특성을 확인하면서 다음 속성을 강조했습니다.

2023년 8월 23일 특집

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잉그리드 파델리(Ingrid Fadelli), Phys.org

소위 초전도(SC) 다이오드 효과는 흥미로운 비상역 현상으로, 물질이 한 방향에서는 SC이고 다른 방향에서는 저항성이 있을 때 발생합니다. 이 효과는 다양한 재료에서의 관찰과 안정적인 제어를 통해 향후 새로운 집적 회로 개발을 가능하게 할 수 있기 때문에 수많은 물리학 연구의 초점이 되어 왔습니다.

RIKEN과 일본 및 미국의 다른 연구소 연구원들은 최근 두 개의 일관성 있게 결합된 Josephson 접합으로 구성된 새로 개발된 장치에서 SC 다이오드 효과를 관찰했습니다. Nature Physics에 게재된 그들의 논문은 결합된 Josephson 접합을 기반으로 한 유망 기술 엔지니어링을 안내할 수 있습니다.

"우리는 NanoLetters에 발표된 이전 이론 논문에서 영감을 받아 일관성 있게 결합된 Josephson 접합(JJ)에서 특징적인 SC 수송인 비국소적인 Josephson 효과를 실험적으로 연구했습니다."라고 연구를 수행한 연구원 중 한 명인 Sadashige Matsuo는 Phys에게 말했습니다. .org

"자연 물리학에 실린 최근 연구는 비국소적인 조셉슨 효과에 대한 이전 연구의 확장입니다. 따라서 우리는 이전 논문에서 사용한 것과 동일한 방법을 활용했습니다."

Matsuo와 그의 동료의 최근 작업은 일관되게 결합된 JJ의 SC 운송에 초점을 맞춘 이전 연구 노력을 기반으로 합니다. 실험을 수행하기 위해 팀은 단일 SC 리드를 공유하는 두 개의 JJ로 구성된 장치를 사용했습니다.

"공유된 SC 리드가 좁을 때 두 JJ는 일관되게 결합되어 서로 상호 작용합니다"라고 Matsuo는 설명했습니다. "하나의 JJ를 SC 루프에 삽입하고 다른 JJ를 측정함으로써 일관성 있는 결합을 통해 다른 JJ의 영향을 받는 JJ의 SC 전송을 연구할 수 있습니다."

Matsuo와 그의 동료들은 장치에서 결합된 JJ의 위상을 변조함으로써 궁극적으로 SC 다이오드 효과를 생성할 수 있었습니다. 따라서 그들의 연구는 결합된 JJ 기반 장치에서 이 효과를 실현하는 유망하고 신뢰할 수 있는 전략을 공개하는 동시에 이러한 장치의 효과를 뒷받침하는 물리학에 대해 더 많은 정보를 제공했습니다.

"SC 다이오드 효과 자체는 이 현상이 미래의 SC 회로에서 무소실 정류에 적용될 것이기 때문에 중요합니다"라고 Matsuo 씨는 말했습니다. "추가로 SC 다이오드 효과는 SC 장치에 시간 반전 및 공간 반전 대칭이 없을 때 나타납니다. 따라서 우리의 결과는 결합된 JJ의 위상 제어가 이러한 대칭을 깨뜨릴 수 있음을 시사합니다. 이는 예상되는 다른 이국적인 SC 현상을 의미합니다. 깨진 대칭은 결합된 JJ에서 실현될 수 있습니다."

앞으로 이 최근 논문은 전자 공학 분야에 새로운 기회를 열어줄 수 있습니다. 예를 들어, 그들이 사용한 방법은 새로운 고성능 초전도 전자 부품 개발에 적용될 수 있습니다. 동시에 Matsuo와 그의 동료들의 연구는 전 세계의 다른 연구팀이 결합된 JJ를 사용하여 유사한 연구를 수행하도록 영감을 줄 수 있습니다.

"우리는 이제 JJ의 일관된 결합을 제어함으로써 SC 다이오드 효과 이외의 이국적인 SC 현상을 찾을 계획입니다"라고 Matsuo는 덧붙였습니다.

추가 정보: Sadashige Matsuo 외, 단거리 결맞음 결합에서 파생된 Josephson 다이오드 효과, Nature Physics(2023). DOI: 10.1038/s41567-023-02144-x