出版物
2022
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(2022) 物理评论 12， 2， 021057. 摘要
我们用窄超导氮化铌(NbN)电极构建了高质量的石墨烯基范德华斯器件，其中超导性和稳健的分数量子霍尔(FQH)态并存。我们发现了交叉安德烈夫反射(CAR)在分离两个FQH边的超导体上的可能特征。我们观察到的粒子状分数填充中的CAR概率明显高于整数和孔共轭分数填充，并且与其他填充不同，CAR概率强烈依赖于温度和磁场。此外，我们在整数填充中发现了填充无关的CAR概率，我们将其归因于NbN中的自旋轨道耦合，允许自旋极化边之间的Andreev反射。这些结果为在基于石墨烯和NbN的fqh -超导体混合器件中实现新型拓扑超导相提供了一条途径。
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(2022) 自然通讯。 13日, 1， 3032. 摘要
在零偏置的约瑟夫森结(JJ)中，库珀对通过在约瑟夫森通道中形成的安德烈耶夫束缚态(ABSs)在两个超导触点之间传输。将JJs扩展到多个超导接触点，Josephson通道中的ABSs可以在不同超导电极之间相干杂化Cooper对。例如，对带有反对称电压的三端JJs进行偏置，会导致库珀四重奏(CQ)的直流电(DC)，这涉及到四费米子纠缠。在这里，我们报道了在具有磁通环的石墨烯基多端(MT) JJs中形成的CQ干扰的半通量周期性。我们观察到与超电流相关的四方微分电导表现出与4e电荷相关的磁振荡，从而为不同CQ过程之间的干扰提供了证据。CQ临界电流表现出非单调偏置依赖行为，可以通过floquet - abs之间的跃迁来建模。我们对磁通环- jjs中电压可调非平衡CQ-ABS的实验观察显著扩展了我们对MT-JJs的理解，为未来设计拓扑独特的ABS频谱提供了可能。
2021
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(2021) 自然纳米技术。 16， 5， p . 563 - 569 摘要
干涉仪探测难以区分的粒子的波动性质和交换统计数据——例如，量子霍尔效应(QHE)手性一维边缘通道中的电子。量子点接触可以分裂和重组这些通道，从而实现带电粒子的干扰。这种量子霍尔干涉仪(QHIs)可以揭示分数量子霍尔效应(FQHE)中任意子准粒子的交换统计信息。在这里，我们提出了一种在范德华(vdW)材料中制备QHIs的技术，并实现了可调谐的，基于石墨烯的Fabry-Pérot (FP) QHI。石墨封装的结构允许在3T的磁场下观察FQHE，并精确划分整数和分数阶边缘模式。我们测量了整数QHE中的纯Aharonov-Bohm干涉，这是小型FP干涉仪的主要技术挑战，并发现由于速度大，边缘模式表现出高可见干扰。我们的研究结果建立了vdW异质结构，作为未来针对任意离子准粒子的实验中基于gaas的干涉仪的通用替代品。
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分数量子霍尔边缘的诱导超导(2021) 出来了。 摘要
拓扑超导体代表了一种具有非局域性质的物质阶段，它不能平滑地从一个阶段转变到另一个阶段，提供了适合量子计算的鲁棒性。基于马约拉纳模、Ising (Z2)拓扑序的非阿贝尔任意子的量子比特已经取得了重大进展，其交换编织产生拓扑保护逻辑运算。然而，由于编织Ising任意子没有提供一个通用的量子门集，马约拉纳量子比特在计算上是有限的。这一缺点可以通过引入参数子来克服，这是一种新的广义非阿贝尔模式集(Zn)，其中的一个数组支持通用拓扑量子计算。合成参数子的主要途径是在分数量子霍尔(fqH)边缘诱导超导。在这里，我们使用了高质量的石墨烯基范德华斯器件，窄超导氮化铌(NbN)电极，其中超导性和鲁棒fqH共存。我们发现交叉安德烈夫反射(CAR)穿过超导体，分离了两个对向传播的fqH边，证明了它们的超导配对。我们观察到的整数边的CAR概率对磁场、温度和填充不敏感，这为自旋轨道耦合继承自NbN提供了证据，使自旋极化的边能够配对。FqH边在完全发育后明显表现出比整数边更高的CAR概率。这个fqH CAR概率在我们能达到的最低温度下都是非零的，这表明了分数电荷的超导配对。 These results provide a route to realize novel topological superconducting phases with universal braiding statistics in fqH-superconductor hybrid devices based on graphene and NbN.
2020
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多端石墨烯基约瑟夫森结中Cooper四重Andreev束缚态的干涉(2020) 出来了。 摘要
在约瑟夫森结(JJ)中，库珀对在超导体之间通过安德列夫束缚态(ABSs)传输。在多端(MT) JJs的薄弱环节的ABSs可以在不同的超导电极之间相干地杂化两个Cooper对，从而得到包含四个费米子纠缠的Cooper四重(CQ)。由于AC约瑟夫森效应，可以通过偏置MT-JJs来控制CQ-ABS的能谱。在这里，使用门可调的四端石墨烯js和通量环路，我们构造了具有可调频谱的cq。临界四元超电流表现出与4e电荷相关的磁振荡;从而为纠缠CQ-ABS之间的干扰提供了证据。在有限偏置电压下，我们发现直流四重奏超电流表现出非单调偏置依赖行为，这归因于不同Floquet带之间的朗道-齐纳跃迁。我们的相干非平衡CQ-ABS实验演示为基于MT-JJs的人工拓扑材料设计开辟了一条道路。
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(2020) 自然(伦敦)。 583年, 7815年, p . 221 - 225 摘要
将晶格中电子的能量带宽降低到远程库仑相互作用能以下可以促进相关效应。Moiré超晶格是通过将范德华异质结构以受控扭曲角1,2,3堆叠而成，使电子带结构工程成为可能。奇异的量子相可以出现在设计好的moiré平坦带中。最近在魔角扭曲双层石墨烯平坦带中相关绝缘子态、超导性和量子反常霍尔效应的发现，激发了其他moiré体系中相关电子态的探索。范德华moiré超晶格的电子性质可以通过调整层间耦合6或组成层的能带结构9进一步调整。在这里，使用扭曲双双层石墨烯(TDBG)的范德华异质结构，我们演示了一个平面电子带，它可以在一定的扭曲角度范围内由垂直电场调节。与魔角扭曲双层石墨烯类似，TDBG在半填充和四分之一填充的平坦带显示出能量间隙，表明相关绝缘体状态的出现。我们发现，这些绝缘子状态的间隙随着面内磁场的增加而增大，这表明它们存在铁磁顺序。在掺杂半填充绝缘子时，电阻率随温度的降低而突然下降。这种临界行为局限于密度-电场平面上的一个小区域，并归因于从正常金属到自旋极化相关态的相变。 The discovery of spin-polarized correlated states in electric-field-tunable TDBG provides a new route to engineering interaction-driven quantum phases.
2019
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(2019) 自然通讯。 10日, 1920. 摘要
拓扑边重构发生在分数量子霍尔效应的空穴共轭态。经常被研究的填充因子ν = 2/3，最初被认为包含两种反向传播模式:下游v = 1和上游v = 1/3。然而，这两种模式之间的电荷平衡总是导致观察到的下游v = 2/3电荷模式伴随着上游中性模式。在这里，我们提出了一种方法，从其基本的反传播电荷成分合成v = 2/3边缘模式，允许两种反传播电荷模式之间的控制平衡。该平台基于一个精心设计的双量子阱，它拥有两个填充的电子子带(下部和上部)，具有相应的填充因子v l和v u。通过将二维平面分离为两个具有不同填充的门控交叉半部分，可以沿交点线形成反传播手性模。这些模式之间的平衡可以通过顶门电压和磁场来控制。
2018
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(2018) 物理评论B。 98年, 3. 035418. 摘要
石墨烯独特的零能量朗道能级在本体中具有粒子空穴对称，在边界处被提升，导致分裂为两个手性边缘模式。长期以来，从理论上预测，体内部零能量朗道能级的分裂可以导致许多有趣的物理现象，如量子自旋霍尔效应、手性边缘模的狄拉克型奇点等。然而，到目前为止，即使在h-BN衬底上，在高磁场下获得的分裂也不符合实验检测和功能。在理论计算的指导下，我们在这里使用一维(1D)超晶格势产生了大间隙零能量朗道能级分裂(类似于150 meV)。我们在h-BN封装的石墨烯器件中使用周期相似于100 nm的金属栅极阵列创建了可调谐的一维超晶格，并将磁电容谱作为超晶格势的函数进行了研究。在零磁场下，我们观察到电容测量中状态密度的改变，这与现有文献一致。在有限垂直磁场下，我们监测了第零朗道能级的分裂作为超晶格势的函数。观察到的分裂能量比之前的研究高了一个数量级，因为在原始石墨烯中对称破缺导致分裂。用简并摄动理论解释了一维势中如此大的朗道能级分裂的起源。我们发现，由于周期势的存在，朗道能级变得弥散，并在可调谐带边缘处出现尖峰。 Our study will pave the way to create the tunable 1D periodic structure for multifunctionalization and device application like graphene electronic circuits from appropriately engineered periodic patterns in near future.
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(2018) 美国国家科学院学报-生物科学。 115年, 27日, p . 6991 - 6994 摘要
在电压偏置的三端约瑟夫森结中，将出现一种新的非局域超电流，由四个电子组成。这种超电流来自于三个超导终端之间形成的非局域安德烈夫束缚态(ABS)。而在两端约瑟夫森结中，通常的ABS，因此直流约瑟夫森电流，只存在于平衡状态，ABS，从而产生四次超电流，存在于非线性状态。在这项工作中，我们报告了在接近铝超导体的InAs纳米线中产生的高相干三端约瑟夫森结的这种共振。除了非局域电导测量外，电流波动的相互相关测量提供了四方超电流的独特特征。我们测试了多种设备几何形状，使我们能够排除相互竞争的机制，并建立这种相干非耗散电流的潜在微观起源。
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(2018) 物理性质。 14日, 4， p . 411 - 416 摘要
电子系统拥有一维螺旋模式，其中自旋和动量被锁定，最近已经成为一个重要的领域。当与传统超导体耦合时，这样的系统有望表现出拓扑超导性;一个独特的相位承载奇异的马约拉纳零模式。更有趣的是有待观察的分数阶螺旋模，它为实现广义参数子开辟了道路。这些准粒子具有非abel交换统计量，可以作为拓扑量子计算的构建块。在这里，我们提出了一种在量子霍尔体系中形成受保护的一维螺旋边缘模式的新方法。该新型平台基于基于GaAs的系统中精心设计的双量子阱结构，具有两个电子子带;每个都调谐到量子霍尔效应。通过对结构的不同区域进行静电门控，形成了反传播的整数和分数型自旋相反的边缘模式。我们证明，由于自旋保护，这些螺旋模式保持弹道很远的距离。 In addition to the formation of helical modes, this platform can serve as a rich playground for artificial induction of compounded fractional edge modes, and for construction of edge modes based interferometers.
2017
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(2017) 纳米快报。 17日, 12， p . 7520 - 7527 摘要
最近的研究表明，砷化铟纳米线的原位外延铝涂层是可能的，并且相对于铝的原位蒸发具有优越的性能(Nat. Mater. 2015, 14,400 -406)。我们展示了一个健壮的和自适应的外延生长协议，以满足在铝超导体和砷化铟纳米线之间产生亲密接触的需要。我们表明，(001)砷化铟衬底允许成功地从(111)B微面出现的倾斜砷化铟纳米线的铝侧涂层。在获得的砷化铟/铝芯/部分壳层纳米线中清楚地展示了一个稳健的，诱导的硬超导间隙。我们比较了圆形和六边形截面纳米线的外延侧涂，发现圆形纳米线的表面粗糙度可以产生更均匀的铝型材。因此，铝晶粒的延伸导致与砷化铟纳米线界面的应变增加，这导致位错只穿透圆形纳米线。所提出的生长方案的一个独特之处在于，它支持铝在砷化铟纳米线交叉点的所有三个臂上的原位外延沉积。这种铝涂层交叉点在基于马约拉纳的量子计算方案所需的工程拓扑超导网络中发挥着关键作用。
2016
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(2016) 大自然。 539年, 7629年, p . 407 - 410 摘要
能量耗散是物理、化学和生物系统动力学的基本过程。这也是量子现象区别于经典现象的主要特征之一。特别是在凝聚态物理中，散射机制、量子信息的丢失或拓扑保护的破坏深深植根于耗散如何发生以及在哪里发生的复杂细节中。然而，系统的微观行为通常不是用耗散来表述的，因为能量耗散在微米尺度上不是一个容易测量的量。虽然纳米温度测量最近获得了很大的兴趣(1-15)，但现有的热成像方法对量子系统的研究不够敏感，也不适合所需的低温操作。在这里，我们报道了一种基于超导量子干涉器件的纳米温度计，其直径小于50纳米，位于尖移液器的顶端:它提供了扫描低温热传感，比以前的设备灵敏四个数量级-低于1 mu K Hz(-1/2)。这种非接触、非侵入性测温技术可以实现非常低强度的热成像，纳米级能量耗散可以达到40飞瓦的基本兰道极限(16-18)，从而可以在4.2开尔文的1ghz下连续读取单个量子比特。这些进展使人们能够观察到碳纳米管中单个量子点单电子充电引起的耗散变化。他们还揭示了一种耗散机制，归因于六方氮化硼封装的石墨烯中的共振局域态，为量子物质中纳米尺度耗散过程的直接热成像打开了大门。
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(2016) 半导体科学与技术“，” 31日, 11日, 115005. 摘要
报道了分子束外延法在石墨烯上自辅助生长InAs纳米线。实现了直径接近50 nm、纵横比高达100的纳米线。通过将衬底由双层石墨烯经缓冲层改为准独立式单层石墨烯，研究了纳米线的形态和结构特性。确定了InAs NWs与石墨烯衬底的位置关系。一些InAs NWs的30度取向配置显示与石墨烯衬底的表面波纹有关。基于InAs nw的输运测量装置，电导测量表现出半弹道行为。在非线性条件下的Josephson结测量中，观察到多个Andreev反射，并推导出约900 nm的非弹性散射长度。
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(2016) 美国国家科学院院刊。 113年, 7， p . 1743 - 1748 摘要
超导体-绝缘体-超导体(SIS)约瑟夫森结中的非线性电荷输运在两个超导体之间的穿梭电荷量子中具有独特的特征。在零偏压极限下，每个带两倍电子电荷的库珀对携带约瑟夫森电流。施加偏置V-SD会导致多个安德烈夫反射(MAR)，在弱隧穿概率的极限下，会导致电子电荷ne穿越结的整数倍，n的整数大于2 Delta/eV(SD)， Delta为超导序参数。例外的是，在间隙eV(SD) >= 2 Delta上方，安德烈夫反射被抑制，人们会期望电流由分区准粒子携带，每个准粒子都具有能量依赖的电荷，是电子和空穴的叠加。通过在InAs纳米线诱导的SIS结中进行脉冲噪声测量(噪声与分割电荷成正比)，我们首先观察到分割电荷的量子化q = e*/e = n, n = 1-4，从而重申了我们电荷解释的有效性。接下来将注意力集中在类似于2 Delta的偏置区域eV(SD)上，我们发现在提取的电荷q中有一个类似于0.6的可重复且清晰的倾角，在排除其他可能性后，我们将其归因于分割的准粒子电荷。这种倾角得到了SIS结构数值模拟的支持。
2014
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(2014) 物理评论快报。 113年, 26日, 266803. 摘要
在分数量子霍尔效应(如v = 2/3, 3/5等)中，二维电子气体边缘的密度重构发生在空穴共轭态。这种重构导致，在对向传播的边缘通道平衡后，下游的手性电流边缘模式伴随着上游的手性中性模式(携带无净电荷的能量)。短的平衡长度迄今为止阻止了对传播电流通道的观测，这是密度重建的标志。在这里，我们提供了这种非平衡反传播电流通道的证据，在分数填充v = 2/3的短区域(l = 4 mu m和l = 0.4 mu m)和v = 1/3，夹在整数填充v = 1的两个区域之间。而不是两个终端的分数电导，电导表现出一个显著的上升到统一的量子电导(G(Q) = e(2)/h)在分数高原或附近。我们将这种电导上升归因于在分数短区域存在非平衡通道。
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(2014) 自然通讯。 5， 4067. 摘要
分数量子霍尔效应是拓扑相的典型例子。当电流以边缘模式向下游流动时，仅在空穴共轭态和v = 5/2时观察到的中性边缘模式则向上游流动。人们相信后一种输运是由多个反传播通道造成的，这些通道被伴随着库仑相互作用的无序混合。在这里，我们报告了敏感的射击噪声测量，揭示了中性模式在非空穴共轭分数态的意外存在;但是，不是整数状态。此外，不可压缩体也被发现允许能量传输。虽然沿边缘的密度重建可以解释携带能量的边缘模式，但本体能量模式的起源是未知的。中性模式的扩散极大地改变了分数量子霍尔效应的公认输运图景。它们明显的无处不在的存在可能解释了分数阶准粒子缺乏干扰——阻止了分数阶统计的观察。
2013
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(2013) 纳米快报。 13日, 11日, p . 5190 - 5196 摘要
报道了合并InAs纳米线交叉点的分子束外延生长，这是实现此类纳米线网络的第一步。虽然InAs纳米线已经在寻找马约拉纳费米子中发挥了主导作用，但这些纳米线的网络有望促进它们的交换，并允许该领域的进一步发展。利用扫描和透射电子显微镜成像研究了合并的InAs纳米线交叉点的结构性质。在交叉点的中心，观察到晶体结构从纤锌矿到完美锌矿的急剧变化。所进行的低温电导测量表明，交点不会对电流传输造成障碍。
2012
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(2012) 物理性质。 8， 12， p . 887 - 895 摘要
马约拉纳费米子是唯一有望成为自身反粒子的费米子粒子。虽然马约拉纳类型的基本粒子还没有被确定，但从固体中相互作用的电子中产生的具有类似马约拉纳性质的准粒子已经被预测存在。在这里，我们提出了深入的实验研究，以数值模拟为依据，一个由铝超导体接近砷化铟纳米线组成的系统，后者具有强的自旋轨道耦合和塞曼分裂。在两端支撑马约拉纳费米子的诱导一维拓扑超导体有望形成。我们专注于一个明显的零偏电导峰值及其能量分裂的特征，两者都只出现在沿导线施加的小磁场中。零偏导峰值被发现在广泛的系统参数范围内与费米能量紧密相关。虽然没有提供马约拉纳状态的确切证据，但所提供的数据和模拟支持它的存在。
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(2012) 自然通讯。 3. 摘要
纠缠是爱因斯坦-波多尔斯基-罗森悖论的核心，其中非定域性是一个必要的成分。超导体中的库珀对可以绝热分裂，从而形成纠缠电子。在这里，我们通过接触悬浮InAs纳米线中心的铝超导体条来制造这样一个电子分离器。纳米线两端有两个正常的金属排水管。用栅极诱导的库仑阻塞量子点将纳米线的每一半分开，由于电荷能量大，库珀对的流动受到了强烈的阻碍，同时仍然允许单电子通过。我们通过观察在纳米线的两个相反的排水沟中的电导和分裂电子的喷射噪声的正两粒子相关性，提供了极其高效的库珀对分裂的确凿证据。此外，通过射点噪声测量验证了注入准粒子的实际电荷。