Физика низких температур

Топологические полуметаллы представляют собой трехмерный аналог графена. В них зона проводимости касается валентной зоны в особых точках зоны Бриллюэна (вейлевских точках), и вблизи этих точек носители заряда имеют линейную дисперсию по всем направлениям импульса. В вейлевском полуметалле, в отличие от дираковского, нарушена одна из двух симметрий: по отношению к пространственной инверсии или по обращению времени. В этом случае имеется минимум две пары двукратно вырожденных вейлевских точек с различным знаком кирального заряда. Особый интерес представляют поверхностные состояния вейлевского полуметалла. В k- пространстве на его поверхности ферми-контуры представляют собой незамкнутые дуги, соединяющие проекции вейлевских точек с различным знаком кирального заряда. В объеме кристалла дуги с противоположных поверхностей соединяются через объем, образуя замкнутый контур. Такие экзотические поверхностные состояния получили название «ферми-арок». Сложность экспериментального исследования транспорта в поверхностных состояниях вейлевских полуметаллов заключается в том, что образцы обладают высокой объемной проводимостью. Одна из техник, позволяющих выявить нетривиальные поверхностные транспортные свойства в топологических материалах, — создание и анализ Джозефсоновских SNS переходов.

В данной работе мы реализовали и исследовали длинные (5 мкм) планарные Джозефсоновские переходы на основе вейлевского полуметалла II типа WTe₂. Были измерены зависимости величины критического тока таких переходов от магнитного поля и температуры, а также отклик на электромагнитное СВЧ-излучение. Зависимость критического тока от температуры имеет поведение, отличное от характерного для SNS переходов в диффузионном пределе. Характер зависимости критического тока от внешнего магнитного поля определяется направлением поля по отношению к плоскости Джозефсоновского перехода. Отклик на микроволновое излучение выявил дробные (1/3, 1/2, 2/3) и целые ступени Шапиро. Результаты можно интерпретировать как наличие интерференции вкладов в сверхпроводящий ток от различных каналов.