近日，理学院物理系特聘副钻研怨嘏燚博士和中国科学院物理钻研所胡江平钻研员团队合作在物理学驰名期刊Phys. Rev. X上颁发了题为“General Theory of Josephson Diodes”的论文。张燚为论文的第一作者，j9国际集团物理系是第一单元，中科院物理所胡江平钻研员和蒋坤钻研员为共同通讯作者。这是j9国际集团理学院物理系初次作为第一单元在Phys. Rev. X上颁发学术论文。张燚教员是j9国际集团理学院物理系新引进的青年学者，重要从事强关联电子系统和极度规超导电性的钻研。

约瑟夫森二极管效应能够被看作是半导体二极管在超导约瑟夫森结中的类比。具体而言，如图1所示，约瑟夫森二极管效应的根基特点就是当电流向左传导时阐发出无耗散的超导电流；当电流向右传导时阐发出耗散的通常电流。该二极管的电流-电压特点曲线如图2所示, 系统存在一个正向 (这里为向左) 临界电流 I_(c+)。倒佚向电流 I<I_(c+) 时，系统阐发出典型的零电阻景象; 当电流 I>I_(c+)时，系统阐发出 V≠0 耗散的正常电阻。同样，在反向电流中，存在另表一个临界电流 〖-I〗_(c-)。I_(c+)≠I_(c-) 就是二极管的个性景象。若是施加一个幅度 I_0电流方波（I_(c-)<I_0<I_(c+)），系统则阐发出向左超导，向右电阻的二极管效应。对于约瑟夫森结而言，除了 I_c 二极管效应表，由于存在势垒层和在扫描过程中的电荷堆集，约瑟夫森结还存在一个回归电流 I_r。I_(r+)≠I_(r-)是约瑟夫森结的另表一个二极管特点。

在新颁发的论文中，作者进一步拓展约瑟夫森二极管效应的理论钻研。他们对约瑟夫森二极管景象进行对称性分析和分类。第一类在空间反演对称性破缺下产生，必要依赖电压的汗青和电荷堆集的 I_(r+)≠I_(r-) 景象就是空间反演对称性破缺的典型要求，好比约瑟夫森布局造的不合称、Rashba 自旋轨路耦合效应等。第二类必要粉碎功夫反演对称性。由于 I_(c+)≠I_(c-) 景象产生在电压蹬宗0的情况， 系统必要在电流蹬宗0时粉碎功夫反演对称性，好比内禀磁性或者表加磁场。因而约瑟夫森结二极管能够分成功夫反演破缺型和空间反演破缺型。对于这两类二极管，他们别离提出多种实现规划并进行理论推算。最后这一理论工作给近期发现的NbSe2/Nb3Br8/NbSe2约瑟夫森二极管景象提出理论诠释。

该工作得到了科技部、国度天然科学基金委、中科院先导项目以及中科院不变支持基础钻研领域青年团队的赞助。

论文链接：

https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.12.041013