Ток-фазовое соотношение (CPR) – это основная характеристика Джозефсоновского перехода (JJ), позволяющая предсказать его транспортные свойства. В некоторых сложных JJ, например, основанных на топологических изоляторах (TI), предсказываются важные квантовые эффекты, такие как майорановские нулевые моды для TI, поэтому измерение CPR важно и как инструмент для исследования собственных свойств составляющих JJ.
Было показано, что широко используемый метод асимметричного SQUID-а (состоит из измеряемого JJ и референсного JJ, на котором должна падать постоянная разность фаз) применяется неправильно, из-за чего результаты во многих работах интерпретированы ошибочно. Выведен правильный критерий применимости метода и выявлены фундаментальные ограничения измерения сильно несинусоидальных CPR. Для подтверждения теоретических предсказаний были изготовлены и измерены асимметричные SQUID-ы на основе 3D TI Bi2Te2Se с референсным JJ в виде ниобиевого сверхпроводящего сужения. Результаты работы показывают, что ранее используемые референсные JJ являются плохим выбором для измерения несинусоидальных CPR. Сформулированы предложения и условия для правильного измерения CPR с помощью асимметричного SQUID-а.
Также проведено исчерпывающее исследование системы S-TI-S + Nb наномостик. Показано, что в таком SQUID-е наблюдается джозефсоновский диодный эффект (JDE), контролируемый асимметрией критических токов, свойствами наномостика и внешним магнитным полем.