Fabrication of high quality ferromagnetic Josephson junctions
本文报道了具有Al_2O_3隧道势垒的铁磁Nb/Al_2O_3/Ni_（60）Cu_（40）/Nb约瑟夫森结。就结绝缘和电流传输的均匀性而言，对结制造进行了优化。使用离子束蚀刻和阳极氧化，我们定义和绝缘的结台面。铁磁NiCu（SINFS）下方的额外的2 nm薄Cu层降低了界面粗糙度，并确保非常均匀的电流传输。获得了结型器件的高成品率，jc扩展小于2%。
2005-11-22 cond-mat.supr-con
Transport Properties in Ferromagnetic Josephson Junction between Triplet Superconductors
利用准经典Eilenberger方程研究了具有自旋三重态对对称性的弹道超导体-铁磁体-超导体结中的电荷和自旋约瑟夫森电流。超导体的能隙矢量与铁磁层的磁化强度成任意的相对角度。阐明了铁磁层厚度和磁化强度对约瑟夫森电荷和自旋电流的影响。我们发现，除了交换场与d矢量近似垂直的情况外，0-π跃迁都可以发生。我们还展示了如何自旋电流流动，由于交换场和d-矢量之间的取向不良。
2010-12-01 cond-mat.supr-con
Fabrication and Characterization of Short Josephson Junctions with Stepped Ferromagnetic Barrier
提出了一种新型的具有平面和阶梯铁磁夹层的低T_c超导体-绝缘体-铁磁超导体（SIFS）约瑟夫森结。我们优化了制造工艺，在铁磁层厚度上设置了一个台阶。根据铁磁层的厚度，SIFS结的基态具有0或π的相位降。得到了所谓的0-π约瑟夫森结，其中0和π基态相互竞争。这些阶梯结可能具有双简并基态，对应于超导电流顺时针或逆时针循环的涡旋，并产生携带磁通量量子Φ_0的一部分的磁通量。在这里，我们将演示限制在短连接的静态属性。
2008-01-18 cond-mat.supr-con
Josephson effect between triplet superconductors through a ferromagnetic barrier of finite width
研究了两个三重态超导体和一个铁磁势垒的结中的电荷和自旋输运。我们使用Bogoliubov-de Gennes波函数来构造格林函数，从格林函数中，我们得到了约瑟夫森电流的Andreev反射系数。我们专注于一个有限的势垒宽度的0-π跃迁的发生和自旋电流的后果，并检查隧道区的共同δ函数近似的适当性。
2012-01-11 cond-mat.supr-con
Half-integer Shapiro Steps in Strong Ferromagnetic Josephson Junctions
通过研究射频微波激励下强铁磁约瑟夫森结（Nb-NiFe-Nb）的电流-相位关系，实验观察到了半整数Shapiro台阶.半整数Shapiro步在T = 4 ~ 7 K的宽温度范围内是稳健的。强铁磁NiFe约瑟夫森结中的半整数Shapiro台阶是由于0态和π态的共存引起的，且随着2 NiFe厚度的空间变化.这种情况也支持高分辨率透射电子显微镜表征的Nb/NiFe/Nb结。
2021-09-27 cond-mat.supr-con
Properties of tunnel Josephson junctions with a ferromagnetic interlayer
利用准经典理论研究了脏极限下的超导体/绝缘体/铁磁体/超导体（SIFS）隧道约瑟夫森结.我们制定了一个定量模型描述的临界电流的振荡作为铁磁层的厚度的函数，并使用该模型来拟合最近的实验数据。我们还定量计算了这种类型的结的态密度（DOS），并比较DOS振荡与临界电流的振荡。
2008-01-14 cond-mat.supr-con
Quasiparticle energy spectrum in ferromagnetic Josephson weak links
本文计算了常规超导体之间纯铁磁弱链中的准粒子能谱。DOS中的大峰，由于在铁磁势垒处的Andreev反射的特殊情况，对应于自旋分裂束缚态。它们的能量作为势垒厚度，交换场强度，并在链接的宏观相位差$ϕ$的函数，相关的约瑟夫森电流。在基态，$ϕ$可以是0或$π$，这取决于铁磁势垒的影响。解析地得到了零能束缚态（ZES）和自旋极化基态（SPGS）出现的条件。结果表明，ZES只出现在弱连接基态之外。
1999-11-22 cond-mat.supr-con
Time dilation of a bound half-fluxon pair in a long Josephson junction with a ferromagnetic insulator
研究了具有铁磁绝缘层的长约瑟夫森结中的磁通动力学。结果表明，约瑟夫森相位服从一个包含π磁通量解的双sine-Gordon方程，而作为时钟的束缚对的内振荡在时域上表现出相对论效应的洛伦兹频率降低，即，时间膨胀这是对没有时钟的磁通子的洛伦兹收缩的补充。还讨论了一种可能的观测方案。
2007-10-04 cond-mat.supr-con
Evidence for triplet superconductivity in Josephson junctions with ferromagnetic Cu$_{2}$MnAl-Heusler barriers
本文研究了由Heusler化合物Cu $_2$ MnAl制备的势垒约瑟夫森结。在制备状态下，Cu $_2$ MnAl层是非铁磁性的，并且临界约瑟夫森电流密度$j_{c}$随着Heusler层$d_{F}$的厚度呈指数下降。在240 \degree C退火的结的Heusler层开发铁磁秩序，我们观察到的依赖性（$j_{c}(d_{F}$）与$j_{c}$强烈增强和弱的厚度依赖于在厚度范围7.0 nm <$d_{F}$ <10.6 nm。我们把这一特点归因于三重态成分的超导配对功能所产生的特定的磁化曲线内薄Cu $_2$ MnAl层。
2010-03-10 cond-mat.supr-con
Double-slit Fraunhofer pattern as the signature of the Josephson effect between Berezinskii superconductors through the ferromagnetic vortex
我应用最近发展的形式主义的广义准经典理论表明，使用混合超导系统与非共线强铁磁体可以实现的约瑟夫森结Berezinskii型超导体之间。报道的计算再现了在最近的实验中观察到的主要特征，即约瑟夫森电流通过铁磁涡旋的略微不对称的双缝夫琅和费干涉图案。双缝结构是由空间非均匀的Berezinskii态产生的，其振幅由两个铁磁层中的磁矩之间的局部角度控制。由磁场的符号表示的临界电流不对称性可以表示由铁磁涡旋核的核附近的非共面磁性织构产生的自发超电流的存在。证明了铁磁涡旋在奇频率序参量下可以诱导自发涡旋，从而证明了出现的磁场可能产生拓扑缺陷。
2017-09-07 cond-mat.supr-con
Josephson tunnel junctions with ferromagnetic $\Fe_{0.75}\Co_{0.25}$ barriers
研究了以强铁磁合金$\Fe_{0.75}\Co_{0.25}$为势垒材料的约瑟夫森隧道结。制备的结具有高质量的厚度范围内的几个单层的Fe-Co。之间的振荡长度的$ξ_{F2}\approx 0.79\:{\rm {nm}}$ 0和$π$约瑟夫森相位耦合和一个非常短的衰减长度$ξ_{F1}\approx 0.22\:{\rm {nm}}$的超导对波函数的振幅在Fe-Co层。强铁磁交换场和附加磁对破缺散射导致Fe-Co层内磁对波函数的快速衰减。具有Fe-Co势垒的约瑟夫森结显示出对于较大厚度$d_{F}$的剩磁和通量捕获的显著增加的趋势。
2009-05-06 cond-mat.supr-con
Anomalous Josephson current through a ferromagnetic trilayer junction
本文研究了非共面磁化的铁磁三层膜耦合结中零相位差处出现的反常约瑟夫森电流。在适当的条件下，得到了具有平衡相位差$π/2$的$π/2$结。超导体的平衡相位差和超导电流的振幅都可以通过结构参数进行调节。除了使用Bogoliubov-de Gennes方程计算异常电流外，我们还开发了一个清晰的物理图像，解释了结构中的异常约瑟夫森效应。我们发现，三重态邻近关联和反常电流-相位关系中的相移都源于第一和第三铁磁层中的自旋旋进。
2010-11-11 cond-mat.supr-con
Phase dynamics of ferromagnetic Josephson junctions
我们研究了欠阻尼铁磁约瑟夫森结的经典相动力学，通过测量开关概率在固定和非固定制度下降到350 mK。我们发现逃逸温度是浴温度，没有额外的自旋噪音的证据。在非定常状态下，我们通过增加结电流偏置的频率对约瑟夫森相位进行了泵浦-探测实验。我们表明，一个不完全的能量松弛导致动力学相分岔。分叉表现为过早切换，导致双峰切换分布。我们直接测量相位弛豫时间的双峰开关分布的演变，当改变偏置频率。数值模拟占相位弛豫时间的实验值。
2009-04-10 cond-mat.supr-con
Ferromagnetic Materials for Josephson π Junctions
本文综述了过去二十年用于约瑟夫森π结的铁磁材料研究进展，重点讨论铁磁金属的选择与测试，并简要涉及铁磁绝缘体和自旋三重态超流，以推动超导逻辑、存储和量子计算应用。
2024-03-08 cond-mat.supr-con
Majorana bound states in hybrid 2D Josephson junctions with ferromagnetic insulators
我们考虑了一个由超导体/铁磁绝缘体（S/FI）双层膜组成的约瑟夫森结作为电极，它接近附近的二维电子气。从一个通用的约瑟夫森混合平面设置，我们提出了一个详尽的分析超导和磁邻近效应之间的相互作用和条件下，该结构经历过渡到一个非平凡的拓扑相位。我们解决二维束缚态问题，使用一般的转移矩阵的方法，减少了一个有效的一维哈密顿量的问题。这使得在不同的对称类的拓扑性质的直接研究。作为一个例子，我们考虑了一个窄沟道耦合多个铁磁超导手指，并讨论了如何马约拉纳束缚态可以通过调整超导相位空间控制。根据我们的方法，我们还显示了能谱，自由能，最后的多端约瑟夫森电流的设置。
2018-07-03 cond-mat.supr-con
Majorana fermions in spin-orbit coupled ferromagnetic Josephson junctions
我们研究了二维自旋轨道耦合铁磁超导体-正常态超导体（SNS）约瑟夫森结中所有可能的Majorana模，并提出了检测它们的实验。当S区处于非平凡的拓扑相位，结两端存在超导相位差$ϕ= π$时，N区出现两个无激发能隙的离域Majorana费米子.此外，如果S和N属于不同的拓扑相，并且费米面分离良好，那么对于所有$ϕ$，在两个SN界面上也会出现具有有限激发能隙的定域Majorana费米子.
2011-11-17 cond-mat.supr-con
Interference phenomena in Josephson junctions with ferromagnetic bilayers: Spin-triplet correlations and resonances
本文研究了平面$SF_1F_2S$结中的约瑟夫森效应，该结由两个金属单畴铁磁体（$F_1$和$F_2$）连接的常规$s$波超导体（$S$）组成，具有任意的界面透明性.我们解决了散射问题的基础上的Bogoliubov-de Gennes方程的清洁限制的自旋单重态和奇数的频率自旋三重态配对相关。数值计算了约瑟夫森电流-相位关系$I(ϕ)$。虽然$I(ϕ)$的一次谐波完全由自旋单重态和短程自旋三重态超导关联产生，但对于铁磁层的非共线磁化，二次谐波具有额外的长程自旋三重态分量。因此，对于强铁磁影响，长程自旋三重态对二次谐波的贡献占主导地位。我们发现了一个例外，由于几何共振相等的铁磁层时，第一谐波强烈增强。由于$0-π$跃迁，第一和第二谐波振幅都随铁磁层厚度振荡。我们研究了界面透明性的影响，并发现铁磁层之间的界面的有限透明性的额外的共振。
2022-08-30 cond-mat.supr-con
Non-Fraunhofer Interference Pattern in Inhomogeneous Ferromagnetic Josephson Junctions
建立了铁磁约瑟夫森结中临界超导电流在外加磁场作用下产生非夫琅和费响应的一般条件。采用准经典Keldysh-Usadel方法，我们从理论上证明了系统中能量尺度的不均匀性，包括无量纲能量、交换场和垂直于输运方向的温度梯度，对标准Fraunhofer斑图有很大的影响.异国情调的非夫琅和费响应，类似于在最近的实验中观察到的，被描述在多个'0-π'-状态之间的复杂的相互作用，并与邻近涡的外观。
2011-11-30 cond-mat.supr-con
Phase dynamics of tunnel Al-based ferromagnetic Josephson junctions
本文研究了铝基铁磁隧道约瑟夫森结的相位动力学，证明其相位扩散过程且铁磁势垒无显著不利影响，支持将其用于超导量子比特架构。
2024-06-05 cond-mat.supr-con
Josephson effect in spin-singlet superconductor/ferromagnetic insulator/spin-triplet superconductor junctions with helical $p$-wave states
利用准经典格林函数方法研究了自旋单重态超导体/螺旋$p$波超导体结中的约瑟夫森效应。结果表明，无论超导体中的带隙对称性如何，$\sinϕ$型和$\cosϕ$型电流-相位关系总是存在的. $\sinϕ$型和$\cosϕ$型电流的必要条件是磁化强度必须有一个平行于晶体学$a$或$b$轴的分量，这与用具有统一方向的$\vect{d}$矢量描述的$p$波超导体的情况不同.分析了该条件与间隙函数对称性之间的关系。我们详细研究了约瑟夫森电流的对称性和符号反转时的磁化旋转。
2016-07-29 cond-mat.supr-con
0-pi Josephson tunnel junctions with ferromagnetic barrier
制备了高质量的Nb/Al_2O_3/ Ni_{0.6} Cu_{0.4} /Nb超导体-绝缘体-铁磁体-超导体约瑟夫森隧道结。利用阶梯状厚度的铁磁层，我们得到了0-π结，具有相等的长度和0和π部分的临界电流。我们的330微米（1.3 λ_J）长的结的基态对应于一个自发的涡流超导钉扎在0 π步骤和携带~6.7%的磁通量量子Phi_0。临界电流对外加磁场的依赖性在零磁场附近有一个明显的极小值。
2006-10-05 cond-mat.supr-con
Critical Current Oscillations of Elliptical Josephson Junctions with Single-Domain Ferromagnetic Layers
含有铁磁层的约瑟夫森结对于开发实用的低温存储器和超导量子比特具有相当大的兴趣。对于一定范围的铁磁层厚度，这种结表现出$π$的相移。我们目前的研究铌基微米级椭圆形约瑟夫森结含有铁磁势垒的Ni $_{81}$ Fe $_{19}$或Ni $_{65}$ Co $_{20}$ Fe $_{15}$。通过施加一个外部磁场，结的临界电流被发现遵循特征夫琅和费图案，并显示尖锐的切换行为暗示单畴磁铁。高质量的夫琅和费图案使我们能够提取的临界电流的最大值，即使当峰值被转移到数据的范围外，由于铁磁层的磁矩显着。临界电流的最大值作为铁磁势垒厚度的函数振荡，指示在零和$π$的值之间跨越结的相位差的转变。我们比较的数据，以前的工作和现有理论的基础上的0- $π$转换的模型。
2017-09-18 cond-mat.supr-con
Macroscopic quantum tunneling in spin filter ferromagnetic Josephson junctions
具有不同有序相的两种材料（例如超导体（S）和铁磁体（F））的界面耦合正在推动新的基础物理和创新应用。例如，自旋过滤器约瑟夫森结的产生和三重态超电流的演示表明了基于非常规超导性的无耗散自旋电子学的潜力。在这里，我们展示了积极的量子应用的S-F-S结的证据，通过观察宏观量子隧道约瑟夫森结与GdN铁磁绝缘层障碍。我们证明了一个明确的过渡，从热量子制度在交叉温度约100 mK，在零磁场的结，这表明了一个明确的签名，非常规超导。继先前在相位量子比特中展示被动S-F-S移相器之后，我们的结果为自旋滤波约瑟夫森系统在量子混合电路中的主动使用铺平了道路。
2015-06-26 cond-mat.supr-con
Properties of ferromagnetic Josephson junctions for memory applications
在这项工作中，我们给出了一个表征的RF效应的记忆开关的Nb-Al/AlOx-（Nb）-Pd $_{0.99}$ Fe $_{0.01}$ -Nb约瑟夫森结作为磁场脉冲幅度和持续时间的函数，以及这样的结的电动力学特性，与标准的Nb-Al/AlOx-Nb隧道结相比。利用微波来调节磁约瑟夫森结的开关参数是发展旨在改善超导存储器性能的新型寻址方案的一个步骤。
2018-05-17 cond-mat.supr-con
Anomalous Josephson Hall effect charge and transverse spin currents in superconductor/ferromagnetic insulator/superconductor junctions
约瑟夫森结中的界面自旋-轨道耦合提供了一种有趣的方法，可以在单个器件中结合反常霍尔和约瑟夫森物理。我们从理论上研究了这两种效应的叠加如何影响超导体/铁磁绝缘体/超导体结的输运性质。横向动量依赖的斜穿库珀对通过自旋激活铁磁绝缘体界面创建相当大的横向霍尔超电流，我们称之为反常约瑟夫森霍尔效应电流。我们推广了Furusaki-Tsukada公式，该公式最初是为了量化通常的（隧穿）约瑟夫森电流而建立的，以评估横向电流分量，并证明它们的幅度可以通过自旋轨道耦合强度或跨结的超导相位差进行广泛的调节。作为约瑟夫森结的一个清晰的光谱指纹，在界面周围形成了良好局域化的亚能隙束缚态。通过分析这些状态的光谱特性，我们解开了一个明确的相关性自旋轨道耦合引起的不对称性在他们的能量和横向电流响应，发现电流的微观起源。此外，斜隧穿同时作为一个横向自旋过滤器的自旋三重态库珀对和补充讨论的电荷电流现象，其自旋电流对应。结的通用自旋-电荷电流交叉比为实验检测和表征界面自旋-轨道耦合提供了有价值的可能性。
2020-03-17 cond-mat.supr-con
Interaction of Josephson and magnetic oscillations in Josephson tunnel junctions with a ferromagnetic layer
研究了具有薄铁磁层F的约瑟夫森结[超导体-铁磁体-绝缘体-铁磁体-超导体（SFIFS）结]的动力学。在这种结中，超导体的相位差$ϕ$和F层中的磁化强度$M$是彼此耦合的两个动态参数。我们推导出描述这两个参数的动态方程，并制定有效性的条件。耦合的约瑟夫森等离子体波和磁化强度$M$的振荡在弱磁场（Fiske阶跃）存在下影响电流-电压（$I$ - $V$）特性的形式。我们计算了修正的Fiske阶跃，结果表明，磁自由度不仅改变了Fiske阶跃的形式，而且改变了$I$ - $V$曲线的全貌（出现了与磁共振有关的新峰）.的$I$ - $V$特性示出了不同长度的结，包括那些对应于当前的实验情况。我们还计算了系统中吸收的功率$P$，如果微波辐射与交流面内磁场应用（磁共振）。推导出的功率公式$P$本质上不同于描述隔离铁磁膜中功率吸收的公式。特别地，该公式描述了与等离子驻波的激发相关的峰以及与磁共振相关的峰。
2011-10-27 cond-mat.supr-con
Escape Rate Measurements and Microwave Spectroscopy of 0, pi, and 0-pi ferromagnetic Josephson Tunnel Junctions
本文介绍了中等长度L（λ_J < L < 5 λ_J，其中λ_J是约瑟夫森穿透深度）的高质量欠阻尼0、π和0-π铁磁约瑟夫森隧道结的实验研究。该结为Nb/Al_2O_3/Cu_（40）Ni_（60）/Nb超导体-绝缘体-铁磁体-超导体异质结。本文用微波波谱学方法研究了1.9K ~ 1.5K温度范围内0、π和0-π约瑟夫森结的本征频率。320 mK。在实验中观察到了谐波、亚谐波和超谐波泵浦，并将实验数据与数值模拟结果进行了比较。逃逸率测量没有施加微波在温度T下降到20 mK表明，开关电流直方图的宽度随温度的降低和饱和低于T= 150 mK。我们分析我们的数据在短结模型的框架。实验数据和理论预测之间的差异进行了讨论。
2009-03-05 cond-mat.supr-con
Phase-induced switching of ferromagnetic insulators in Josephson spin valves
本研究通过分析约瑟夫森结中的自由能竞争，提出了一种利用相位差在有限温度下切换铁磁绝缘体磁化方向的方法，为超导存储器件提供了新途径。
2025-10-07 cond-mat.supr-con
Ferromagnetic Josephson switching device with high characteristic voltage
我们开发了一种快速磁约瑟夫森结（MJJ）-超导铁磁器件，用于可扩展的高密度低温存储器，其速度和制造与节能的单通量量子（SFQ）电路兼容。我们目前的实验结果超导体-绝缘体-铁磁体-超导体（SIFS）MJJ的高特征电压IcRn的>700 uV证明其适用于超导电路。通过施加磁场脉冲，器件可以在MJJ逻辑状态之间切换。MJJ IcRn产品仅比在同一工艺中联合生产的传统结低约30%，允许集成基于MJJ和基于SIS的超快速数字SFQ电路，工作频率为数十GHz。
2012-05-15 cond-mat.supr-con
Supercurrent in ferromagnetic Josephson junctions with heavy metal interlayers
来自常规BCS、$s$波超导体（$S$）的超电流能够穿透相邻铁磁（$F$）层的长度尺度取决于将单线态库珀对转换成三线态库珀对的能力。自旋对准的三重态库珀对不被铁磁交换相互作用反相，并且因此可以在比单重态库珀对长得多的距离上穿透$F$层。这些三重态库珀对携带无耗散的自旋电流，是新兴超自旋电子学领域的基本组成部分。单重态-三重态的非均匀磁性转换是公认的。在这里，我们描述了一种尝试，使用自旋轨道耦合作为一种新的机制来调解$S-F-S$约瑟夫森结中的单重态-三重态转换。我们报告说，在我们的约瑟夫森结中添加薄的Pt自旋轨道耦合层显着增加了超电流的传输，但超导的衰减长度没有发现增加。我们将增加的超电流传输归因于Pt作为缓冲层来改善Co $F$层的生长。
2018-06-04 cond-mat.supr-con
The effect of normal metal layers in ferromagnetic Josephson junctions
利用Usadel方程方法，给出了21种不同类型的铁磁（F）约瑟夫森结的临界电流密度的计算公式.特别是，我们得到，即使是一个薄的额外的N层可以移动0- $π$过渡到更大或更小的值的厚度$d_F$的铁磁体，这取决于其导电性能。对于$d_F$的某些值，甚至可以通过仅改变N层厚度来实现0- $π$转变。我们使用我们的模型来拟合SIFS和SINFS隧道结的实验数据，其中S是超导电极。
2014-07-27 cond-mat.supr-con
Josephson tunnel junctions with strong ferromagnetic interlayer
本文测定了Nb/Al_2O_3/Cu/Ni/NbJosephson隧道结的临界电流密度j_c与铁磁层厚度d_F的关系，并将其划分为F层厚度区，表现为死磁层区、交换区、交换+各向异性区和j_c的完全抑制区。约瑟夫森耦合随d_F从0变化到π，并且-非常接近交叉厚度-随温度变化。与非磁性\Nb /Al_2O_3/Cu/Nb结相比，超导电流的强抑制表明F层的插入导致了额外的界面散射。死磁层内的输运处于脏极限。对磁激活区进行了清洁极限理论和脏极限理论的拟合，指出了脏极限条件。在文献的框架内讨论了结果
2008-11-10 cond-mat.supr-con
Controllable 0-pi Josephson junctions containing a ferromagnetic spin valve
超导性和铁磁性是对立的有序形式，很少共存。然而，在混合超导/铁磁系统中出现了许多有趣的新现象。例如，包含铁磁材料的约瑟夫森结对于材料的某些厚度可以在其基态中表现出π的本征相移。这种“π结”在2001年首次通过实验实现，并已被提议作为高速经典超导计算和量子计算的电路元件。在这里，我们证明了实验的相位状态的约瑟夫森结包含两个铁磁层可以在0和π之间切换通过改变两个磁化的相对取向。这些可控的0-π结在低温存储器中有直接的应用，在那里它们作为超低功率超导计算机的必要组件。这样一台完全超导的计算机估计比目前基于超导体的超级计算机节能几个数量级。相位可控结也为超导电路元件开辟了新的可能性，例如超导“可编程逻辑”，它们可以在超导模拟器中运行到现场可编程门阵列。
2015-09-17 cond-mat.supr-con
Sign reversal of ac Josephson current in a ferromagnetic Josephson junction
用隧道哈密顿量和格林函数方法研究了铁磁约瑟夫森结中的交流约瑟夫森效应。我们得到了两种类型的超导相位相关电流，即，约瑟夫森电流和准粒子对干涉电流（QPIC）。由于铁磁约瑟夫森结的0- $π$跃迁特性，这些电流随着FM层的厚度而改变其符号。作为施加电压的函数，约瑟夫森临界电流在间隙电压处显示出称为Riedel峰的对数发散，而QPIC显示出不连续的跳跃。Riedel峰由于0- $π$转变而反转，并在0- $π$转变点附近消失。QPIC中的不连续跳跃也代表了与Riedel峰类似的行为。这些结果与传统的结果相反。
2009-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous current in diffusive ferromagnetic Josephson junctions
我们证明了在扩散超导体/铁磁体/超导体（S/F/S）结中，即使在S电极之间的相位差为零时，也可以流动有限的{ \it反常}约瑟夫森电流.观察这种效应的条件是超导电流的磁化强度分布不共面和磁化强度反转对称性破缺。后一种对称性是广泛使用的准经典近似的固有特性，并阻止以前的工作，基于这种近似，从获得约瑟夫森反常电流。我们表明，这种对称性可以通过引入自旋相关的边界条件的准经典方程在超导/铁磁界面扩散系统。使用这个配方，我们认为通用的多层磁系统，并确定理想的实验条件，以最大限度地提高异常电流。
2017-02-10 cond-mat.supr-con
Characteristics of strong ferromagnetic Josephson junctions with epitaxial barriers
我们提出了超导/铁磁约瑟夫森结的测量，基于外延Nb底电极和外延Fe 20 Ni 80势垒。均匀的结已经制造的势垒厚度在2-12 nm的范围内。在4.2 K时，对于势垒厚度为3 nm的器件，发现其最大临界电流密度约为2.4 \pm 0.2 * 10^9 Am^-2，对应于平均特征电压I_C R_N约为16 \muV。随着Fe_（20）Ni_（80）厚度的增加，I_C R_N呈现出非单调变化。结的单位面积电阻AR_N随势垒厚度的变化给出了Nb/Py比界面电阻为6.0 \pm 0.5 fΩm^2，Fe 20 Ni 80电阻率为174 \pm 50 nΩm，与多晶样品中的其他研究结果一致。
2005-02-22 cond-mat.supr-con
Josephson coupling through ferromagnetic heterojunctions with noncollinear magnetizations
我们研究了由两个金属铁磁体通过绝缘界面连接的超导体组成的干净异质结中的约瑟夫森效应。我们解决了散射问题的基础上的Bogoliubov-德Gennes方程的任何相对取向的面内磁化，任意透明的接口，和费米波矢量的失配。自旋单重态和三重态超导相关被考虑在内，约瑟夫森电流被计算为铁磁层的厚度和它们的磁化之间的角度$α$的函数。我们发现当结离$0-π$跃迁足够远时，临界约瑟夫森电流$I_c$是$α$的单调函数.当铁磁体相对较弱时，这一点成立。对于较强的铁磁体，$α$的变化诱导0和$π$状态之间的切换和$I_c(α)$是非单调函数，显示在过渡的特征骤降。然而，在非平行磁化的情况下，非单调性是交换势的较弱影响的效果。在干净的极限下，自旋三重态超导关联对约瑟夫森电流没有实质性的影响。实验控制的临界电流和$0-π$转变通过改变磁化之间的角度建议。
2006-07-31 cond-mat.supr-con
Ferromagnetic 0-pi Josephson junctions
我们对低$T_c$超导体-绝缘体-铁磁体-超导体（SIFS）约瑟夫森结进行了研究。SIFS结在近年来获得了相当大的兴趣，因为它们显示出许多有趣的性质，为未来的经典和量子计算设备。我们优化了这些结的制造工艺，以实现均匀的电流传输，最终获得高质量的样品。根据铁磁层的厚度和温度，SIFS结处于基态，相位降为0或$π$。通过在结上添加一层厚度为阶梯状的铁磁层，我们得到了一个0- $π$约瑟夫森结，其中0和$π$基态相互竞争.在一定温度下，结的0和$π$部分是完全对称的，即绝对临界电流密度相等。在这种情况下，简并基态对应于超导电流的涡旋，该涡旋顺时针或逆时针循环，并产生携带磁通量量子$Φ_0$的一部分的磁通量。
2007-04-27 cond-mat.supr-con
Long range triplet Josephson effect through a ferromagnetic trilayer
我们研究了通过铁磁三层的约瑟夫森电流，在扩散和清洁的限制。对于层中的共线（平行或反平行）磁化，由于超导体/铁磁体结构中的短程邻近效应，约瑟夫森电流很小。对于非共线磁化，我们确定的条件约瑟夫森电流占主导地位的另一个贡献来自长距离三重态邻近效应。
2007-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Static and dynamic properties of 0, pi, and 0-pi ferromagnetic tunnel Josephson Junctions
本文对0、π和0-π超导体-绝缘体-铁磁-超导体（SIFS）小、中长度约瑟夫森结的静态和动态特性进行了实验研究。在欠阻尼极限下，这些结表现出丰富的动态行为，如电流-电压特性上的谐振阶跃。在不同的实验条件下，我们观察到了高分辨率的零场台阶、Fiske台阶和Shapiro台阶。通过测量面内磁场的两个分量（B_x，B_y）对0 π约瑟夫森结的临界电流的函数关系，证明了0 π约瑟夫森结的强信号。本文介绍了在0 π SIFS结中半整数零场阶跃的实验观察。
2008-01-21 cond-mat.supr-con
Locking of magnetization and Josephson oscillations at ferromagnetic resonance in $φ_0$ junction under external radiation
我们证明了在$ φ_0 $约瑟夫森结中，通过铁磁共振区的约瑟夫森振荡，外电磁辐射可以锁定磁旋进。这导致磁化强度对偏置电流的依赖性的阶跃，其位置由辐射频率和谐振曲线的形状确定。在具有强自旋轨道耦合的结中，具有负微分电阻的状态出现在IV特性上，导致额外的锁定步骤。详细研究了电压和磁化强度的时间依赖性及其傅里叶变换，结果表明，相应的振荡与第一步的振荡具有相同的频率，但它们具有不同的振幅和对辐射频率的不同依赖性。这使得不仅可以控制频率，而且可以控制锁定区域中的磁旋进的幅度。它为诸如反常约瑟夫森结等混合系统中磁矩的控制和操纵开辟了独特的前景。
2022-01-12 cond-mat.supr-con
Originality of resonance and locking phenomena in SFS $φ_0$ Josephson junction
BLTP, JINR（布利特洛夫核物理研究所）；JINR（杜布纳联合核研究所）；Department of Physics, Faculty of Science, Cairo University（开罗大学理学院物理系）；Dubna State University（杜布纳国立大学）
研究揭示了SFS φ₀约瑟夫森结中两种铁磁共振的实现与相互作用，探讨了外部电磁辐射和参数变化下共振类型的转变，展示了双同步现象及应用潜力。
2026-02-16 cond-mat.supr-con
Phase dynamics and dissipation in tunnel ferromagnetic Josephson junctions
University of Naples Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）；QuantWare；Leibniz Institute for Solid State and Materials Research（莱布尼兹固体与材料研究所）
研究隧道铁磁约瑟夫森结的相动力学与耗散特性，通过比较不同电极材料和铁磁中间层的电动态特性，揭示其在微米到亚微米尺度下的行为，发现亚微米铝基设备的电动态特性与最先进的transmon量子比特相当，并显示出量子相扩散的特征。
2026-10-09 cond-mat.supr-con
Ferromagnetic Josephson junctions for cryogenic memory
含有铁磁材料的约瑟夫森结由于其不寻常的物理性质和在低温存储器中的潜在应用而引起了人们的极大兴趣。有两种方式来存储信息在这样的结：要么在临界电流的幅度或在结两端的基态相位差，后者是本文的主题。我们最近已经证明了两种不同的方式来实现相位控制在这样的结：第一个使用包含两个磁性层的“伪自旋阀”配置的结，而第二个使用包含三个非共线磁化的磁性层的结。然而，演示设备尚未优化用于大规模低温存储器阵列。在本文中，我们概述了一些必须考虑执行这样的优化的问题，我们提供了一个投机性的“相图”的镍坡莫合金自旋阀系统，显示铁磁层厚度的组合应该产生有用的设备。
2018-08-10 cond-mat.supr-con
Josephson current through a ferromagnetic bilayer: Beyond the quasiclassical approximation
基于Bogoliubov-de Gennes方程，给出了双层铁磁复合膜约瑟夫森结临界电流的精确数值解。我们证明，对于双层的磁矩的反平行取向，在双层界面处的势垒的存在下，作为铁磁体厚度和/或交换场的函数的临界电流的大振荡的结果。因此，在较小的交换场和厚度范围内，磁性导致临界电流的增加。这种效应在低温下非常明显，但在$T_c$附近消失。如果在双层界面处的势垒被自旋激活势垒代替，则观察到常规的0- $π$转变，类似于均匀铁磁约瑟夫森结的情况。引人注目的是，对于双层的磁矩的平行取向，自旋激活势垒的存在恢复了反平行情况下的反常行为-势垒。这些行为是由于库珀对穿过复合势垒的共振隧穿效应-在铁磁体的交换场存在的情况下，与自旋相关的费米矢量有关的效应。
2019-12-28 cond-mat.supr-con
High quality ferromagnetic 0 and pi Josephson tunnel junctions
我们制备了高质量的$\Nb/\Al_2Ø_3/\Ni_{0.6}\Cu_{0.4}/\Nb$超导体-绝缘体-铁磁体-超导体约瑟夫森隧道结。根据铁磁$\Ni_{0.6}\Cu_{0.4}$层的厚度和环境温度，结处于0或$π$基态。所有的交界处都有均匀的界面，显示出几乎完美的夫琅和费模式。$\Al_2Ø_3$隧道势垒允许实现相当低的阻尼，这是许多实验所期望的，特别是在量子域中。McCumber参数$β_c$随温度降低呈指数增加，并在$T=2.1 {\rm K}$处达到$β_c\approx700$。在$T=2.1 {\rm K}$下，$π$态的临界电流密度高达$5\:\rm{A/cm^2}$，导致约瑟夫森穿透深度$λ_J$低至$160\:\rm{μm}$。实验确定的结参数很好地描述了考虑到自旋翻转散射的$\Ni_{0.6}\Cu_{0.4}$层和不同的界面的反射率的理论。
2006-08-24 cond-mat.supr-con
Visualizing supercurrents in ferromagnetic Josephson junctions with various arrangements of 0 and πsegments
具有铁磁势垒的约瑟夫森结可以具有正或负临界电流，这取决于铁磁层的厚度$d_F$。因此，在基态中的约瑟夫森相位等于0（常规或0结）或等于$π$（$π$结）。当0和$π$段连接形成“0- $π$结”时，可在0- $π$边界周围出现自发超电流。在这里，我们报告的超导体-绝缘体-铁磁体-超导体（SIFS）结的超导电流的可视化低温扫描电子显微镜（LTSEM）。我们讨论矩形0、$π$、0- $π$、0-$π$-0和20个\times 0- $π$结、0- $π$边界形成环的盘形结以及具有两个0- $π$边界的环形结的数据。在每个0或$π$段内，临界电流密度是相当均匀的，如临界电流的磁场依赖性的测量和LTSEM所示。$π$部件在$T = 4.2\units{K}$下具有高达$35\units{A/cm^2}$的临界电流密度$j_c^π$，这是迄今为止具有NiCu F层的SIFS结的记录值。我们还表明，SIFS技术能够生产约瑟夫森器件具有独特的拓扑结构的0- $π$边界。
2009-11-25 cond-mat.supr-con
Magnetization Reversal by Tuning Rashba Spin-Orbit Interaction and Josephson Phase in a Ferromagnetic Josephson Junction
本文从理论上研究了s波超导体/正常金属/铁磁金属/s波超导体（S/N/F/S）约瑟夫森结中邻近效应引起的含有Rashba自旋轨道相互作用（RSOI）的正常金属内部的磁化强度.通过求解考虑RSOI的线性化Usadel方程，我们发现通过调节RSOI可以使N中邻近效应引起的磁化方向反转，并且我们还发现通过改变超导相位差可以使N中的磁化方向反转，即，约瑟夫森相。从这些结果，它是预期的磁化强度的依赖关系的RSOI和约瑟夫森相位可以应用到超导自旋电子学。
2018-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Submicrometer tunnel ferromagnetic Josephson junctions with transmon energy scale
Università degli Studi di Napoli Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）；QuantWare
该研究实现了亚微米级隧道铁磁约瑟夫森结，其性能接近transmon的能级范围，为实现铁磁transmon提供了重要基础。
2026-01-14 cond-mat.supr-con
Electrodynamics of Josephson junctions containing strong ferromagnets
在多层铁磁约瑟夫森结中，与单重态相比，三重态超导电流可以穿透更厚的铁磁势垒。虽然这些结的静态特性已被广泛研究，动态特性仍然在很大程度上未被探索。在这里，我们报告了一个全面的电动力学特性的多层铁磁约瑟夫森结组成的Co和Ho。通过测量温度依赖的电流-电压特性和开关电流分布下降到0.3 K，我们表明，与三重态超电流的结的相位动力学表现出长（在接近方面）的结行为和适度阻尼动力学与重整化电容和电阻。这种非常规的行为可能提供了一种不同的方式来动态检测三胞胎。我们的结果表明，新的理论模型需要充分理解的相位动力学的三重态约瑟夫森结的超导自旋电子学的应用。
2018-09-10 cond-mat.supr-con
Superconducting Phase Transistor in Diffusive Four-terminal Ferromagnetic Josephson Junctions
本文研究了弱邻近极限下四超导终端的扩散磁约瑟夫森结，其中导线呈十字形排列。采用线性化的Keldysh-Usadel技术，基于准经典理论，利用傅里叶级数方法，解析地得到了反常格林函数和约瑟夫森电流。通过将交换场设置为零，导出的结果可以减少到非磁性结。我们发现，磁垒厚度的增量可能会导致流向某些引线的超导电流方向发生逆转，而电流方向在其他引线处保持不变。通过调节垂直超导相位可以改变反转方向。在无磁情况下，我们发现通过改变垂直方向上的超导相位差，可以调谐在一个方向上的引线之间流动的超电流。这些研究结果表明，构建一个纳米级的超导相位晶体管的核心元件由建议的四端约瑟夫森结丰富的开关方面的可能性。
2012-04-11 cond-mat.supr-con
Spin Josephson effect with a single superconductor
在等自旋配对三重态超导体上的薄铁磁层介导超导体的自旋$\uparrow$和$\downarrow$凝聚体之间的约瑟夫森耦合。通过推导三重态超导体-铁磁体界面处的束缚态的解析表达式，我们表明，这种自旋约瑟夫森效应在铁磁层中建立了有效的各向异性轴。相关的约瑟夫森自旋电流的预测，导致一个可测量的三重态超导体的矢量序参量的磁化进动。
2011-05-20 cond-mat.supr-con
Ferromagnetic Josephson junction with precessing magnetization
用准经典超导理论计算了旋进磁化的扩散超导体/铁磁体/超导体结中的约瑟夫森电流。当结被相位偏置时，稳定电流（没有交流）尽管存在非平衡条件，但流体（流体）可以流过它。一个大的临界电流的预测，由于动态诱导的长程三重态邻近效应。这种效应可以在接近铁磁共振的传统混合器件中观察到。
2008-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson current and $π-$state in ferromagnet with embedded superconducting nanoparticles
基于Usadel方程，研究了由超导纳米结构（球、棒）嵌入铁磁金属中构成的超导体/铁磁体/超导体（S/F/S）混合系统。研究了S/F/S约瑟夫森结临界电流随超导电极间铁磁间隔层厚度的振荡。我们证明，$π$状态可以实现在这样的结构，尽管分散的电极的不同部分之间的距离。在铁磁间隔层的一定厚度处，温度变化可以触发0和$π$状态之间的转变。
2010-09-03 cond-mat.supr-con
