新的超/半导体异质结构设计能实现更有效的注入库珀对

技术研究 量科网 2022-03-25 12:57

除了寻找室温超导体外,物理学家还在研究如何将“超电流”集成到由其他材料制成的设备中。为此,以色列理工学院的Shlomi Bouscher和其同事展示了一种将库珀对(携带超电流的束缚电子对)注入到半导体异质结构中的有效方法。该技术可能会导致研发出能将超导体的奇异特性与更熟悉的半导体特性相结合的混合设备。

库珀对通过一种被称为反向安德烈夫反射的过程从超导体注入到半导体。虽然当两种材料间存在良好接触时这种机制会非常有效,但当半导体表现出一种被称为肖特基势垒的能带扰动时,它就会失效。Bouscher和他的同事利用“共振隧道效应”的现象将这个问题转化为了他们的优势。

该团队将10纳米厚的铟镓砷化物薄膜夹在超导铌层和一系列掺杂不同的铟磷化层之间。他们利用在半导体-超导体界面形成的肖特基势垒来定义量子阱的一侧,而掺杂半导体的层形成另一侧。量子阱的宽度被调谐到一个共振上,以支持与超导体中的库珀对相匹配的电子能级。这种能级匹配使得电子对更有可能穿过肖特基势垒,从而提高反向安德烈夫反射率。

现在,他们已经证明他们可以通过肖特基势垒来改善反向安德烈夫反射过程,研究人员希望通过将这些库珀对与半导体中的空穴相结合来创造一种“超导发光二极管”。这种装置可能是成为偏振纠缠光子的一种新的固态光源。(编译:Qtech)