物性物理学：ファンデルワールスヘテロ構造におけるゼロ磁場ジョセフソンダイオード

ジョセフソンダイオードは、半導体ダイオードの超伝導類似体で、古くから探求されており、その実現に向けて複数の道筋が理論的に提案されている。ジョセフソン結合を用いたゼロ磁場での単方向超伝導を示せば、このダイオードは、次世代超伝導回路技術の構成要素になると思われる。今回我々は、NbSe₂/Nb₃Br₈/NbSe₂という反転対称性を破るファンデルワールスヘテロ構造を作製することによって、ジョセフソンダイオードを実現した。我々は、磁場が無くても、この接合が、負電流では抵抗性だが正電流では超伝導になることを実証する。磁場がある場合のΔI_cの挙動（正負の臨界電流の差）は対称であり、ジョセフソン結合はフラウンホーファーパターンによって立証される。また、方形波励起の安定した半波整流が、非常に低いスイッチング電流密度、高い整流比、高いロバスト性で達成された。この非相反的な挙動は、既知のジョセフソン関係を強く破り、量子材料とジョセフソン接合の統合を通して新たな機構や物理現象を発見する扉を開くとともに、超伝導量子デバイスへの新たな道を開く。

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