拓扑绝缘体赋能超导约瑟夫森器件：输运性质的深度剖析与前沿展望

一、引言

1.1研究背景与意义

拓扑绝缘体作为一种新型量子材料，自被发现以来便在凝聚态物理领域引起了广泛关注。其内部表现出绝缘特性，费米能级位于导带和价带之间的能隙中，电子无法在体内自由移动；然而在其表面或边缘却存在着受拓扑保护的导电态，这些导电态中的电子具有独特的性质，如自旋-动量锁定，即电子的自旋方向与动量方向紧密关联，这使得它们在输运过程中对杂质和缺陷具有较强的鲁棒性，能有效减少散射，实现低能耗的电子输运。这种独特的性质使得拓扑绝缘体在新型电子器件的开发中展现出巨大潜力，为解决传统电子器件面临的能耗高、散热难等问题提供