上海微系统所成功研制超导纳米线二极管

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基于超导电流拥堵效应的超导纳米线二极管问世，有望推动超导电子学发展！中国科学院上海微系统所尤立星、李浩团队在《Advanced Quantum Technologies》发表研究成果，报道了利用超导纳米线实现超导二极管效应。 这突破了传统超导体难以实现单向导通的瓶颈。

不同于基于复杂结构的超导二极管，该团队巧妙地利用超导纳米线结构中的微小收缩或扩张区域，引发超导序参量空间涨落，从而降低超导临界电流（电流拥堵效应）。 这种基于NbTiN超导薄膜的超导纳米线二极管（如图1a所示），在施加小外磁场后展现出显著的非互易电输运特性——正反向临界电流差异明显（如图1b所示）。

图1：a. 超导纳米线二极管扫描电镜图像；b. 非互易电输运特性曲线。

更重要的是，该器件成功演示了对方波和正弦波的整流特性（如图2所示）。 由于其单向导通特性，只有单一方向的偏置电流能够无阻通过，反向则产生相应的电压输出。 这为构建高集成度超导逻辑器件和电路，例如N-tron、Y-tron以及新型超导量子器件，铺平了道路。

图2：超导纳米线二极管的整流效应。

这项研究成果，利用简洁的超导纳米线结构和成熟的超导薄膜技术，为研制稳定可靠的超导二极管提供了新的途径，对推动超导电子学和超导集成电路的发展具有重要意义。

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