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Single channel Josephson effect in a high transmission atomic contact

Senkpiel, Jacob und Dambach, Simon und Etzkorn, Markus und Drost, Robert und Padurariu, Ciprian und Kubala, Björn und Belzig, Wolfgang und Yeyati, Alfredo Levy und Cuevas, Juan Carlos und Ankerhold, Joachim und Ast, Christian R. und Kern, Klaus (2020) Single channel Josephson effect in a high transmission atomic contact. Communications Physics, 3 (1), Seite 131. Springer Nature. doi: 10.1038/s42005-020-00397-z. ISSN 2399-3650.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.1038/s42005-020-00397-z

Kurzfassung

The Josephson effect in scanning tunneling microscopy (STM) is an excellent tool to probe the properties of a superconductor on a local scale. We use atomic manipulation in a low temperature STM to create mesoscopic single channel contacts and study the Josephson effect at arbitrary transmissions. We observe significant deviations from the Ambegaokar-Baratoff formula relating the critical current to the order parameter starting from transmissions of τ > 0.1. Using the full current-phase relation, we model the Josephson effect in the dynamical Coulomb blockade regime, where the charging energy of the junction capacitance cannot be neglected, and find excellent agreement with the experimental data. Projecting the current-phase relation onto the charge transfer operator shows that at high transmission, non-linear behaviour arises and multiple Cooper pair tunneling may occur. Our model includes these deviations, which become non-negligible in Josephson-STM, for example, when scanning across single adatoms.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/141429/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Single channel Josephson effect in a high transmission atomic contact
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Senkpiel, JacobMax-Planck-Institut für Festkörperforschung, Heisenbergstraße 1, 70569, Stuttgart, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dambach, SimonInstitut für Komplexe Quantensysteme and IQST, Universität Ulm, Albert-Einstein-Allee 11, 89069, Ulm, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Etzkorn, MarkusMax-Planck-Institut für Festkörperforschung, Heisenbergstraße 1, 70569, Stuttgart, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Drost, RobertMax-Planck-Institut für Festkörperforschung, Heisenbergstraße 1, 70569, Stuttgart, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Padurariu, CiprianInstitut für Komplexe Quantensysteme and IQST, Universität Ulm, Albert-Einstein-Allee 11, 89069, Ulm, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-9568-2080NICHT SPEZIFIZIERT
Kubala, BjörnNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0001-6685-0233NICHT SPEZIFIZIERT
Belzig, WolfgangFachbereich Physik, Universität Konstanz, 78457, Konstanz, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-5109-2203NICHT SPEZIFIZIERT
Yeyati, Alfredo LevyDepartamento de Física Teórica de la Materia Condensada, Condensed Matter Physics Center (IFIMAC), and Instituto Nicolás Cabrera, Universidad Autónoma de Madrid, 28049, Madrid, Spainhttps://orcid.org/0000-0001-5668-6636NICHT SPEZIFIZIERT
Cuevas, Juan CarlosDepartamento de Física Teórica de la Materia Condensada, Condensed Matter Physics Center (IFIMAC), and Instituto Nicolás Cabrera, Universidad Autónoma de Madrid, 28049, Madrid, Spainhttps://orcid.org/0000-0001-7421-0682NICHT SPEZIFIZIERT
Ankerhold, JoachimInstitut für Komplexe Quantensysteme and IQST, Universität Ulm, Albert-Einstein-Allee 11, 89069, Ulm, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ast, Christian R.Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Heisenbergstraße 1, 70569, Stuttgart, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-7469-1188NICHT SPEZIFIZIERT
Kern, KlausMax-Planck-Institut für Festkörperforschung, Heisenbergstraße 1, 70569, Stuttgart, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:24 Juli 2020
Erschienen in:Communications Physics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:3
DOI:10.1038/s42005-020-00397-z
Seitenbereich:Seite 131
Verlag:Springer Nature
ISSN:2399-3650
Status:veröffentlicht
Stichwörter:scanning tunneling microscopy superconductivity Josephson effect
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R - keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - keine Zuordnung
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Quantentechnologien > Theoretische Quantenphysik
Hinterlegt von: Kubala, Björn Heiko
Hinterlegt am:18 Mär 2021 14:09
Letzte Änderung:18 Mär 2021 14:09

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