Microscopic theory of supercurrent suppression by gate-controlled surface depairing

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2023
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Recently gate-mediated supercurrent suppression in superconducting nano-bridges has been reported in many experiments. This could be either a direct or an indirect gate effect. The microscopic understanding of this observation is not clear till now. Using the quasiclassical Green's function method, we show that a small concentration of magnetic impurities at the surface of the bridges can significantly help to suppress superconductivity and hence the supercurrent inside the systems while applying a gate field. This is because the gate field can enhance the depairing through the exchange interaction between the magnetic impurities at the surface and the superconductor. We also obtain a \emph{symmetric} suppression of the supercurrent with respect to the gate field, a signature of a direct gate effect. Future experiments can verify our predictions by modifying the surface with magnetic impurities.

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Fachgebiet (DDC)
530 Physik
Schlagwörter
Mesoscale and Nanoscale Physics, superconductivity
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VersionDatumZusammenfassung
2023-11-20 08:55:37
Veröffentlichung
1*
2023-03-16 12:15:00
* Ausgewählte Version