Konkurrierende Grundzustände in metallischen Nanostrukturen

Zustandsdichte diffusiver Supraleiter-Normalleiterproben gemessen mit einem STM bei sehr tiefen Temperaturen. Der Supraleiter ist eine 320 nm dicke Aluminiumschicht, der Normalleiter ein Au- oder Ag-Schicht mit variierender Dicke. Mit der diffusiven Theorie berechnete Spektren stimmen gut mit den gemessen Spektren an Al/Ag überein. Im Fall von Al/Au hingegen treten systematisch größere induzierte Energielücken auf als erwartet. Berücksichtigt man im Gold eine attraktive Paarwechselwirkung, so erhält man eine wesentlich bessere Übereinstimmung zwischen Experiment und Theorie. Eine Datenanpassung ergibt den Wert (N₀V)_Au = 0.10.

a) STM-Bild einer Ag(111) Insel, die nach dem Aufdampfen von Ag auf Nb(110) und kurzem Heizen bis 600 K entsteht. (b) dI/dV-Spektren aufgenommen bei T = 0,9 K an unterschiedlichen Positionen auf der Insel Ag in a). Der stufenartige Anstieg enspricht der unteren Kante des Oberflächen-zustand-Bands der Ag (111)-Oberfläche. Die Energie der unter Bandkante variiert mit der lateralen Position auf der Insel aufgrund der thermischen Spannungen. (c) dI/dV Karten einer Ag-Insel bei einer Tunnelspannung von V  = -60 mV und V = 0 (entspricht der Fermienergie E_F).Die Karten zeigen die inhomogene Verteilung der mechanischen Spannung an der Oberfläche, die von der Mitte zum Rand hin abnimmt. Der Farbbalken zeigt dI/dV in Einheiten pA/mV.

dI/dV-Spektren einer 9 – 25  nm hohen Ag-Insel auf Nb (110) bei T = 0,9 K. Verschiedene Farben kennzeichnen unterschiedliche Positionen auf der Ag-Insel. In diesem Fall bildet sich ein Maximum an der unteren Oberflächenzustand-Bandkante aus, dessen Intensität wächst, je näher die Kante dem Ferminiveau ist. Darüber hinaus werden mehrere lokale Maxima innerhalb der Energielücke beobachtet, die möglicherweise auf die Bildung gebundener Andreev-Zustände aufgrund der kleinen Größe der Insel zurückzuführen sind.