اثر جوزفسون در نانونوارهاي گرافيني

Josephson effect in graphene nanoribbons

ما كوانتش جريان جوزفسون را در در نوارهاي گرافيني با طول L خيلي كوچكتر از طول همدوسي ابررسانايي و عرض دلخواه W مطالعه كرده ايم . مي بينيم وابستگي جريان بحراني Ic به عرض براي انواع متفاوت لبه هاي گرافين كاملاً فرق مي كند . براي لبه هاي هموار و صندلي گون در چگاليهاي كم حاملهاي بار، Ic كوانتيده نشده بلكه با كاهش W/L بطور يكنوا كاهش مي يابد و در حد W/L<1 به يك كمينه ي ثابت كه براي حالت هموار صفر و براي صندلي گون eΔ0 /ħ است، مي رسد . در چگاليهاي بالاتر، يكسري قله به رفتار يكنوا اضافه مي شود . اما ابرجريان نوار با لبه هاي زيگزاگ بصورت نيم صحيح (n+1/2)4eΔ0 /ħ كوانتيده مي شود و با W رفتار پله اي دارد.

We study quantization of the Josephson supercurrent in a ballistic graphene strip of length L smaller than the superconducting coherence length and arbitrary width W. We find that the dependence of the critical supercurrent Ic on W is drastically different for different types of the edges. For smooth and armchair edges at low concentration of the carriers Ic is not quantized but rather decreases monotonically with decreasing W/L and tends to a constant minimum for a narrow strip W/L<1. The minimum supercurrent is zero for smooth edges but has a finite value /h 0 eΔ for the armchair edges. At higher concentration of the carriers, in addition to this overall monotonic variation, the critical current undergoes a series of peaks with varying W. On the other hand in a strip with zigzag edges the supercurrent is half-integer quantized to ( 1/2)4 /h 0 n+ eΔ , showing a stepwise variation with W.