Phase diagram of superconducting vortex ratchet motion in a superlattice with noncentrosymmetry
超导涡旋的棘轮运动是超导体中涡旋的一种定向流动，它对于研究量子现象和超导器件（如超导二极管和微波天线）的研制具有重要意义。然而，由于在涡旋的动态运动的定量表征的挑战，涡旋棘轮运动的相图仍然是缺失的，特别是在低维结构的超导体。在这里，我们建立了一个定量的相位图的涡旋棘轮运动在一个高度各向异性的超晶格超导体，（SnS）1.17NbS2，使用非互易磁输运。（SnS）1.17NbS2具有层状原子结构和非中心对称性，在垂直和平行于平面的磁场中表现出非互易磁输运，这被认为是超导涡旋棘轮运动的表现。我们证明了棘轮运动是响应于电流激励，磁场和热扰动。此外，我们还外推了一个定量描述涡旋棘齿运动大小的巨非互易系数（γ），并建立了涡旋棘齿运动的相图.最后，我们提出棘轮运动起源于煎饼涡（PV）和约瑟夫森涡（JVs）的共存。相图对于控制超晶格超导体中的涡旋运动和开发下一代节能超导器件具有重要意义。
2022-11-19 cond-mat.supr-con
Vortex ratchet reversal: The role of interstitial vortices
镶嵌在超导Nb薄膜中的Ni纳米三角形的三角形阵列表现出意想不到的动态涡旋效应。发现了不同于基本三角形“Abrikosov态”的涡旋晶格结构的集体钉扎，三角形之间的沟道效应产生了克服三角形周期势的涡旋运动.在该不对称电势中与钉扎涡旋共存的间隙涡旋导致棘轮反转，即，DC输出电压随着所施加的交流驱动电流的幅度而改变符号。在这种情况下，在所有磁场（所有涡旋数）和不同温度下，都能观察到棘轮反转。棘轮逆转是明确连接到存在的两个位置的旋涡：间质和以上的人工钉扎网站。
2011-05-07 cond-mat.supr-con
Vortex core deformation and stepper motor behavior in a superconducting ratchet
我们通过电输运测量实验研究了超导涡旋棘齿效应的频率依赖性，并使用时间相关的Ginzburg-Landau形式主义理论建模。我们证明了高频涡旋行为可以描述为粒子在周期势中的离散运动，即所谓的步进电机行为。引人注目的是，在更常规的低频响应中，发生从Abrikosov涡流整流器到相位滑移线整流器的过渡。这种转变的特征在于整流电压的大幅增加和明显滞后行为的出现。
2011-04-06 cond-mat.supr-con
Vortex ratchet reversal at fractional matching fields in kagomé-like array with symmetric pinning centers
采用溅射和电子束光刻技术制备了镶嵌在Nb超导薄膜中的Ni纳米点阵列。该阵列是周期性的三角形点阵的圆形镍点排列在一个kagomé样的图案与破反射对称。在涡格动力学中发现了相关行为：i）在低于第一整数匹配场的值处，当涡旋晶格平行于或垂直于阵列的反射对称轴移动时，存在几个分数匹配场，在磁阻曲线中显示出明显的各向异性特征，ii）垂直于阵列的反射对称轴注入交流电流产生涡旋晶格的单向运动（棘轮效应）作为整个涡旋晶格和点的非对称晶格之间的相互作用的结果，iii）增加输入电流幅度，棘轮效应独立于匹配场值而改变极性。这些实验结果可以解释考虑涡格密度。
2010-10-22 cond-mat.supr-con
Asymmetric weak-pinning superconducting channels: vortex ratchets
物体在狭窄通道中的受控运动在许多领域都很重要。我们在超导薄膜带中制作了非对称弱钉扎通道，用于控制涡旋的动力学。缺乏钉扎允许涡流以由通道壁的形状确定的主导相互作用移动通过通道。我们目前的测量涡流动力学的通道，并比较这些与一组均匀宽度的通道上类似的测量。虽然均匀宽度通道在通过通道的两个方向上都表现出对称响应，但通过不对称通道的涡流运动是完全不同的，在静态去钉扎和动态通量流两者中都具有实质上的不对称性。这种涡旋棘轮效应对磁场和驱动力的幅值有很强的依赖性。
2008-02-07 cond-mat.supr-con
Dynamic interactions between pancake vortex stacks and Josephson vortices in Bi2Sr2CaCu2O8 single crystals: relaxation and ratchets
我们提出了一个详细的研究约瑟夫森涡旋和叠层的煎饼涡旋在Bi2Sr2CaCu2O8单晶之间的动态相互作用，通过测量所施加的面内磁场脉冲的c轴磁化强度的影响。主要的相互作用是使系统向平衡松弛。然而，使用高灵敏度的AC技术，我们也能够测量的力量，驱动系统远离平衡，与约瑟夫森和煎饼系统之间的拖曳相互作用的存在一致。这种力最近作为可能的磁通棘轮装置的基础进行了讨论。
2005-08-16 cond-mat.supr-con
Dipole-induced vortex ratchets in superconducting films with arrays of micromagnets
研究了具有面内磁化微磁体周期性阵列的超导薄膜的输运性质。研究了两种不同的磁性织构：一种是正方形排列的磁棒，另一种是密排的三角形微环。正如MFM成像所证实的，这两个系统的磁状态可以调整，以产生几乎点状磁偶极子阵列。通过交流驱动的输运测量，我们在实验上观察到了最近预测的由超导涡旋和磁偶极子之间的相互作用引起的棘轮效应。此外，我们发现，这些磁纹理产生的涡旋-反涡旋图案，这有一个至关重要的作用，这个混合系统的输运性质。
2007-01-18 cond-mat.supr-con
Collective Interaction-Driven Ratchet for Transporting Flux Quanta
我们提出并研究了一种新的方法来产生一个直流运输的涡流时，施加一个AC电流的样品。具体来说，我们研究了超导体的渐变随机钉扎密度，它运输相互作用的漩涡作为棘轮系统。我们表明，棘轮效应出现的结果，长距离之间的相互作用的旋涡。钉扎涡产生不对称的周期性通量密度分布，这导致非钉扎间隙涡的不对称有效势。后者在施加横向AC电流下表现出净纵向整流。
2001-02-16 cond-mat.supr-con
Rocking ratchets in 2D Josephson networks: collective effects and current reversal
本文对具有非对称周期钉扎势的二维约瑟夫森结阵列（JJA）中交流驱动的涡旋和反涡旋的定向运动进行了详细的数值研究。直流电压整流显示出对涡旋密度的强烈依赖性，以及对于$f$ =1/2（$f$ = $Ha^2 / Φ_0$）附近的大范围涡旋密度，涡旋流动方向与交流振幅的反转，与Shalóm和Pastoriza最近的实验非常一致[Phys. Rev. Lett. { \bf 94}，177001（2005）]。对涡旋结构、空间和时间相关性以及涡旋-反涡旋对形成的研究，使我们深入了解了电流反转效应背后的纯粹集体机制。
2006-12-15 cond-mat.supr-con
Tunable ratchet effects for vortices pinned by periodic magnetic dipole arrays
棘轮效应的理论证明了一个简单的模型的涡旋在一个薄的超导薄膜相互作用的磁偶极子放置在附近的膜的周期性阵列。在伦敦极限计算的涡旋的钉扎电位，发现打破空间反演对称性，并依赖于磁偶极矩的方向。数值研究了在零温时，在周期性振荡力的驱动下涡旋的运动。漂移涡运动的位移组成的偶极子阵列在每个周期的振荡的平移矢量获得和详细研究。漂移的方向通常不同于驱动力的方向，除非驱动力在偶极阵列的高度对称的方向上振荡。涡流漂移速度取决于磁矩的方向，并且可以通过旋转偶极子来调节。指出在磁矩自由旋转的情况下，平行于薄膜表面施加一个磁场，可以产生棘轮效应并对其进行调谐
2005-08-12 cond-mat.supr-con
On the origin of the reversed vortex ratchet motion
我们的实验表明，起源的多个反向整流涡运动的不对称钉扎景观的后果不仅是涡-涡相互作用，但也基本上取决于特征相互作用距离和周期的不对称钉扎电位之间的比率。我们的系统由沉积在具有恒定晶格周期a=2μm的尺寸梯度磁性点的正方形阵列上的Al膜组成。研究了具有不同尺寸梯度d周期的四个样品。对于大d，在正弦交流激励下记录的直流电压Vdc表明，对于所有探索的正场，平均涡流漂移是从较大点到较小点。随着d减小，观察到作为场的函数的直流响应中的一系列符号反转。我们发现，符号反转的数量随着d的减小而增加。这些发现与最近的计算机模拟结果一致，并说明了不同的特征长度的涡流整流效应的相关性。
2007-11-05 cond-mat.supr-con
Vortex rectification effects in plain superconducting films
超导薄膜在垂直磁场中对交流电流有整流作用。在普通和纳米结构的超导薄膜（铌和铅）中都观察到了这种效应。整流后的电压沿交流电流方向和横向出现，并且强烈依赖于磁场。整流现象是基于超导体在磁场（涡流）中具有永久循环电流并在足够高的电流下产生电场的特性。与之前的发现相反，在较高的电流频率下，不需要不对称的钉扎位点来产生整流和相关的引导通量运动。
2004-05-27 cond-mat.supr-con
Quantum ratchet effect for vortices
我们测量了准一维约瑟夫森结阵列中涡旋运动的量子棘轮效应。在这种固态器件中，可以精确地设计涡旋势能的形状，从而精确地设计能带结构。这种能带结构决定了量子棘轮效应的存在或不存在，如在所提出的实验中观察到的。特别是，不对称结构，仅拥有一个带以下的障碍不表现出电流整流在低温和偏置电流。运输的量子性质也揭示了在一个普遍的/非普遍的幂律依赖测得的电压-电流特性的样品没有/有整流。
2003-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Vortex ratchet effect in superconductor open nanotubes and nanopetals
本文研究了超导体开口纳米管和纳米花瓣中的涡旋棘轮效应，通过引入不对称钉扎位点，发现三维结构比平面膜具有更强的非互易性，且在不增加钉扎位点的情况下可将棘轮效应延续至更高磁场。
2025-04-04 cond-mat.supr-con
Collective vortex rectification effects in films with a periodic pinning array
研究了正方形亚微米反点阵列图案化铝膜中的涡旋棘轮效应。我们已经研究了两组样品的输运性质：（i）不对称的反点，其中涡旋由无偏置的交流电流驱动，及（ii）对称的反点，其中除了交流驱动直流偏置被使用。对于每个样本，整流（直流）电压作为驱动幅度和频率、磁场和温度的函数进行测量。正如我们的数据明确显示，在不对称反点的电压整流是由固有的不对称性所引起的钉扎电位所创建的反点，而在对称反点的整流是由直流偏置。此外，实验还揭示了涡旋棘轮效应中有趣的集体现象。在低于第一匹配场（$H_1$）的场，直流电压-交流驱动特性呈现两个整流峰，这被解释为弱钉扎无公度涡列的一维运动与整个涡格的二维运动之间的相互作用。我们还讨论了不同的动力学制度控制的运动的间隙和被困的旋涡在外地略高于$H_1$和他们的影响的旋涡棘轮效应。
2005-06-28 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Guiding of vortices and ratchet effect in superconducting films with asymmetric pinning potential
从Fokker-Planck方程出发，研究了热涨落作用下棘轮搓板平面钉扎势（PPP）中的二维涡旋动力学。推导并分析了两种新的非线性各向异性电压（纵向和横向电流方向）的显式表达式。这些奇数（相对于磁场或传输电流方向反转）电压的物理起源是由涡旋引导的偶数效应和棘轮不对称性之间的相互作用引起的。这两个新的电压都将在线性制度的涡流运动（即在热激活磁通量流（TAFF）和欧姆磁通量流（FF）制度）为零，并具有凸点样的电流或温度依赖性的附近的高度非线性电阻过渡从TAFF到FF。
2010-06-15 cond-mat.supr-con
Quantum and classical ratchet motions of vortices in a 2D trigonal superconductor
涡旋的动力学行为在二维超导体的量子现象中起着核心作用。例如，量子金属态，显示出异常的温度无关的电阻状态，直到低温，一直是最近开发的二维晶体超导体的共同主题，其微观起源仍在争论中。在这里，我们揭示了一个新的方面的涡旋动力学的非中心对称的二维晶体超导体的MoS $_{2}$通过非互易输运测量。低温大电流下的二次谐波电阻$R^{2w}$表明棘轮运动伴随着经典的涡流。此外，我们发现，$R^{2w}$基本上被抑制在量子金属态与低电流区，允许识别的量子和经典棘轮运动的涡旋的二次谐波产生的幅度。这表明，非互易输运测量可以成为探测非中心对称二维超导体中涡旋动力学的有力工具。
2019-04-01 cond-mat.supr-con
Pinning, Flux Diodes, and Ratchets for Vortices Interacting with Conformal Pinning Arrays
共形钉扎阵列可以通过共形地变换均匀的三角钉扎晶格来产生新的结构，其中原始晶格的六重排序是保守的，但是钉扎位点的密度存在空间梯度。在这里，我们研究了几个方面的涡流与共形钉扎阵列，以及它们如何可以用来创建一个通量流二极管效应驱动涡流在不同方向的阵列。在交流驱动器的应用下，在阵列不对称性的容易方向上的涡流流动处发生显著的涡流棘轮效应。当垂直于阵列的不对称方向施加交流驱动时，可以实现横向涡流棘轮效应，其中由于涡流的塑性运动产生噪声相关棘轮，因此产生垂直于交流驱动的直流涡流。我们还研究了涡流输运模拟实验，并比较了钉扎效果的共形阵列均匀三角形钉扎阵列。我们发现，三角形阵列一般钉的旋涡更有效地在第一匹配领域和以下，而保形阵列是更有效的，在较高的领域，间隙涡流发生。
2016-02-11 cond-mat.supr-con
Lattice effects and current reversal in superconducting ratchets
涡旋晶格和晶格的不对称人工缺陷之间的竞争被证明在超导薄膜的棘轮实验中起着至关重要的作用。我们提出了一种新的集体机制，电流反转的基础上重新配置的涡旋晶格。与以前的涡流反转模型不同，该机制是基于涡格对外力的整体响应。
2007-09-18 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Upper frequency limits for vortex guiding and ratchet effects
磁通量量子的引导和整流运动是控制纳米结构超导体磁阻响应的重要效应。虽然在低交流频率这些影响是相当好的理解，他们的表现在较高的交流频率仍然很少调查。在这里，我们探索的频率上限的指导和整流净运动的超导涡旋在外延铌膜装饰铁磁纳米条纹。通过结合宽带电子光谱与电阻测量，我们发现，整流电压消失在一个几何定义的频率约700 MHz。相比之下，涡流引导相关的低交流损耗响应持续高达约2 GHz。该值对应于与由纳米条引起的搓板钉扎电位相关联的脱钉扎频率$f_\mathrm{d}^\mathrm{s}$，并且表现出相应的涡旋晶格构型的峰值。以相对于纳米条的角度$α$施加直流和微波交流电流的总和，已经发现$f_\mathrm{d}^\mathrm{s}(α)$的角度依赖性与脱钉电流的角度依赖性相关。总之，我们的研究结果表明，超导体具有较高的$f_\mathrm{d}^\mathrm{s}$应有利于在GHz的交流频率范围内的有效的涡流操纵。
2020-01-18 cond-mat.supr-con
High efficiency deterministic Josephson Vortex Ratchet
实验研究了非对称周期势场中的约瑟夫森涡旋棘齿--一种由零时间平均的确定性力驱动的磁通量。利用电流注入器在欠阻尼环形长约瑟夫森结中产生了高度非对称的周期势，器件的效率可达91%。我们测量了棘轮效应的驱动力与不同的光谱内容。对于单色高频驱动，整流电压变得量化。在高驱动频率下，我们还观察到由于磁通子的惯性质量引起的混沌、次谐波动力学和电压反转。
2005-06-29 cond-mat.supr-con nlin.PS
Frequency-dependent ratchet effect in superconducting films with a tilted washboard pinning potential
本文从理论上研究了有限温度下任意幅值和频率的交流电流对直流电流倾斜单轴余弦钉扎势超导薄膜直流电压交流驱动混合态棘轮响应的影响。结果是在单涡近似下得到的，即，对于非相互作用的旋涡，在适当的朗之万方程的矩阵连分数的精确解的框架内。直流电压棘轮响应和吸收功率在交流响应的公式进行了讨论，作为交流电流的振幅和频率的函数，以及直流电流引起的倾斜在一个广泛的范围内相应的无量纲参数。特别注意的是在绝热和高频棘轮响应考虑到运行和本地化状态的（AC+DC）驱动的涡运动在搓衣板钉扎电位所获得的结果的物理解释。我们的理论结果进行了讨论，与最近的实验工作的高频棘轮响应的纳米结构的超导薄膜[B。B. Jin等人，B81（2010）174505]。
2011-06-30 cond-mat.supr-con
Experimental ratchet effect in superconducting films with periodic arrays of asymmetric potentials
研究了生长在纳米Ni三角形阵列上的Nb薄膜中的涡旋晶格棘轮效应，该效应引起周期性的非对称钉扎势。当向样品施加交流驱动电流时，涡旋晶格运动产生净直流电压，并且涡旋晶格移动通过不对称势场。考虑到阵列的几何形状，温度，阵列的每个单元格的涡流的数量和所施加的交流电流的棘轮效应进行了研究。
2004-06-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Deterministic Josephson Vortex Ratchet with a load
实验研究了确定性欠阻尼约瑟夫森涡旋棘轮--磁通粒子在非对称周期势场中沿约瑟夫森结运动。通过施加正弦驱动电流，可以迫使涡旋沿某一方向移动，从而在结上产生平均直流电压。在这样一个纠正制度，我们也加载棘轮，即，施加额外的DC偏置电流I_dc（反作用力），其使电势倾斜，使得磁通量由于棘轮效应而向上爬升。磁通停止上升时的偏置电流值定义了棘轮效应的强度，并通过实验确定。这使我们能够估计棘轮的负载能力、输出功率和效率。对于准静态制度，我们提出了一个简单的模型，提供了简单的分析表达式，上述数字的优点。
2011-09-29 cond-mat.supr-con nlin.CD nlin.PS
Topologically protected superconducting ratchet effect generated by spin-ice nanomagnets
我们已经设计，制造和测试了一个强大的超导棘轮装置的基础上拓扑挫折自旋冰纳米磁体。该器件由嵌入超导Nb膜中的磁性Co蜂窝阵列制成。该装置基于三个简单的机制：i）Co蜂窝状阵列的拓扑阻碍了阵列中的平面内磁配置，产生磁荷分布，其可以是有序的或无序的，具有平面内磁场，遵循自旋冰规则，ii）局部顶点磁化，其由具有两个带电磁性Néel壁的磁性半涡旋组成，（3）超导涡旋与Néel壁提供的非对称势之间的相互作用。这些元素的组合导致超导棘轮效应。因此，由交变力驱动并在磁性半涡旋上运动的超导涡旋产生单向净涡流。这种棘轮效应与阵列中磁荷的分布无关。
2018-07-06 cond-mat.supr-con
Supercurrent diode with high winding vortex
CNR-SPIN（意大利国家研究委员会自旋物理研究所）；Okayama University（冈山大学）；Dipartimento di Fisica “E. R. Caianiello”, Università di Salerno（萨莱诺大学E.R.卡亚涅洛物理学系）；NEST Istituto Nanoscienze-CNR and Scuola Normale Superiore（纳米科学研究所和比萨高等师范学院）
研究通过涡旋相位纹理调控超流整流并检测非常规涡旋状态
2025-10-22 cond-mat.supr-con
Spontaneous supercurrents and vortex depinning in two-dimensional arrays of $φ_0$-junctions
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Cornell University（康奈尔大学）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Purdue University（普渡大学）；Yale University（耶鲁大学）
研究发现二维φ₀结阵列中自发超流环路诱导的ratchet效应及涡旋解pin现象，揭示了无时间反演对称条件下新型磁结构的探索需求。
2025-04-29 cond-mat.supr-con
Transverse ac Driven and Geometric Ratchet Effects for Vortices in Conformal Crystal Pinning Arrays
利用一系列共形阵列，可以创建不对称衬底，并且先前已经表明，当与不对称方向平行地施加交流驱动时，在与交流驱动相同的方向上发生明显的棘轮效应，其中净直流涡流。在这里，我们表明，当交流驱动垂直于基板的不对称方向施加，它是可能实现的横向棘轮效应，其中产生的净直流涡流垂直于交流驱动。共形的横向棘轮效应是不同于以前版本的横向棘轮，因为它是由于产生的非高斯横向涡速度波动的塑性运动的旋涡，使系统的行为作为一个噪声相关棘轮。横向棘轮效应在共形阵列中比在随机梯度阵列中显著得多，并且由于每个几何形状中的涡流的不同性质而在正方形梯度阵列中不存在。我们发现，一系列的逆转可以发生在横向棘轮效应，由于在整个钉扎梯度作为一个功能的涡流填充，钉扎强度，和交流振幅的涡流的变化。我们还考虑的情况下，垂直于基板的不对称方向施加的直流驱动器产生垂直于直流驱动器的涡流的净流量，产生的几何或漂移棘轮，由于非高斯动态产生的波动而产生。漂移棘轮比交流驱动棘轮效率更高，并且在不同参数下也表现出一系列反转。我们的结果应该是一般的一类系统进行非平衡动力学共形衬底上，如胶体粒子的光阱。
2015-12-04 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
YBa$_2$Cu$_3$O$_7$ Josephson diode operating as a high-efficiency ratchet
本文提出基于YBa$_2$Cu$_3$O$_7$的约瑟夫森二极管棘轮，利用He$^+$束制备非互易约瑟夫森结，实现交流电流高效整流，效率达75%，输出功率达0.2 nW，并可在约40 K下工作。
2024-08-02 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Vortex ratchet reversal in an asymmetric washboard pinning potential subject to combined dc and ac stimuli
本文从理论上研究了有限温度下具有非对称搓板钉扎势的超导薄膜在任意幅值和频率的直流和交流电流叠加作用下的混合态电阻响应。这个问题被认为是在单涡近似，依赖于矩阵连分数方面的朗之万方程的精确解。在相应的无量纲参数的范围内，分析了直流电压响应和交流响应中的吸收功率作为直流偏置、交流电流幅值和频率的函数。预测是由（i）在小直流偏置和强交流驱动器的整流电压的反转和（ii）在远子去钉扎频率的非线性交流响应中的吸收功率的非单调增强。它阐明了如何以及为什么这些效果出现由于竞争的固定的内部和可调的，直流偏置引起的外部不对称的潜在的唯一原因。这与迄今为止用于解释涡旋棘轮反转效应的其他情景不同。
2013-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Voltage rectification in two dimensional Josephson junction arrays
本文数值研究了具有非对称调制周期涡旋钉扎势的二维约瑟夫森结阵列（JJA）中涡旋（反涡旋）在外加交流偏压下的定向运动。我们发现，棘轮效应在大的二维JJA可以得到使用RSJ模型的过阻尼涡动力学。整流效应表现出很强的依赖于涡流密度，以及与交流振幅的涡流方向的反转，为一个广泛的范围内的高磁场约f = 1/2（f是涡流密度）。我们的结果与D.E. Shalom和H. Pastoriza [Phys. Rev. Lett. 94，177001，（2005）]。
2005-10-03 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Reducing vortex density in superconductors using the ratchet effect
束缚磁通的存在是制约低温和高温超导体（SC）器件应用的一个严重障碍。磁通线或涡流是由像地球磁场一样小的磁场引起的。一旦出现，涡流就会耗散能量并产生内部噪音，限制许多超导设备的运行。用于克服这一困难的方法包括通过引入杂质和缺陷来钉扎涡旋，构造通量坝、槽和孔以及磁屏蔽，其阻挡新通量线在SC的主体中的穿透或减小紧邻超导装置的磁场。当然，最理想的是从SC的主体中去除涡流。然而，没有已知的现象可以形成这种过程的基础。在这里，我们表明，应用程序的交流电流的SC图案与不对称的钉扎电位可以诱导涡旋运动的方向是由图案的不对称性只确定。造成这种现象的机制是所谓的棘轮效应，其工作原理适用于低温和高温SC。作为第一步，在这里，我们证明，与适当的选择的钉扎电位的棘轮效应可以用来消除涡旋从低温SC在各种应用所需的参数范围。
1999-06-28 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Vortex Dynamics in Type II Superconductors
数值求解了含时的Ginzburg-Landau方程，研究了第二类超导体的进入涡旋、几何缺陷和钉扎效应的动力学。设计了一种具有棘齿缺陷的超导导线，在外加周期性磁场时，可以抽运特定方向的涡旋运动，增强超导电流。这种线的一些属性进行了研究数值和分析。
2017-04-05 cond-mat.supr-con
Superconducting Fluxon Pumps and Lenses
研究了超导体中磁通子的随机输运。我们的模拟系统提供了一个磁通泵，“透镜”，或磁通“整流器”，因为所施加的交流电被转换成磁通的净直流运动。热波动和棘轮通道壁的不对称性引起这种“二极管”效应，其可以在诸如SQUID磁力计的设备中以及对于通量光学器件（包括凸通量透镜和凹通量透镜）具有重要的应用。某些功能是独特的，这种新型的二维（2D）的几何泵，并从以前研究的一维棘轮不同。
1999-10-29 cond-mat.supr-con
Rectification and Flux Reversals for Vortices Interacting with Triangular Traps
我们模拟了超导体中的涡旋与二维三角形陷阱阵列的相互作用。我们发现，在应用交流驱动器，净直流流动可以发生，这表明电流反转与交流驱动器的振幅增加某些涡流密度，在最近的实验和理论预测一致。我们确定负责不同的整流制度的涡旋动力学。我们还预测发生一种新的横向整流效应，其中直流电流出现横向于所施加的交流驱动器的方向。
2004-01-02 cond-mat.soft cond-mat.supr-con
A scaling relation of vortex-induced rectification effects in a superconducting thin-film heterostructure
Osaka University（大阪大学）；Institute for Open and Transdisciplinary Research Initiatives, Osaka University（大阪大学开放跨学科研究倡议研究所）；Institute for Materials Research, Tohoku University（东北大学材料科学研究所）
该研究针对超导整流非对称势机制的争议，对比研究Fe(Se,Te)/FeTe异质结构的超导二极管效应与非互易电阻，发现转变区非互易系数与二极管效率满足普适标度律，揭示自旋-动量锁定态的作用，提供了超导整流的统一图景。
2025-04-17 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Current reversal in collective ratchets induced by lattice instability
本文提出了超导涡旋棘轮中电流反转的集体机制。该机制是基于系统的基态（T=0）的二维不稳定性。我们用数值模拟和实验来说明我们的结果，在Si衬底上制造的Nb超导薄膜与人工诱导的非对称钉扎中心。
2007-12-03 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Reversible Ratchet Effects for Vortices in Conformal Pinning Arrays
一个均匀的三角形钉扎阵列的保角变换产生了一种称为保角晶体的结构，它保留了原始晶格的六重排序，但包含钉扎密度的梯度。在这里，我们使用数值模拟表明，在第二类超导体驱动的交流驱动器的梯度钉扎阵列产生最明显的棘轮效应在很宽的参数范围内的共形阵列，而方形梯度或随机梯度阵列具有相同的钉扎密度减少棘轮效应。在共形阵列中，钉扎位点在横向于交流驱动的方向上的较大间距允许对于一个驱动方向容易地形成间隙涡旋，从而产生增强的棘轮效应。在正方形阵列中，钉扎位点之间的横向间距是均匀的，当驱动方向切换时，在涡流的漏斗中没有不对称性，而在随机阵列中，对于任一驱动方向都存在许多易流动通道。我们发现多个棘轮反转的共形阵列作为一个函数的旋涡密度和交流振幅，并与反转的旋涡排序，这是更大的棘轮方向的运动的功能。增强的共形钉扎棘轮效应也可以实现的胶体粒子移动的共形阵列，表明共形结构控制粒子的运动的一般用途。
2015-04-01 cond-mat.soft cond-mat.supr-con
Evidence of Vortex Jamming in Abrikosov Vortex Flux Flow Regime
本文研究了铌超导通道中非局域Abrikosov涡旋流的动力学性质。磁通流引起的非局域电压的磁场依赖性表明，涡旋形成有序的涡旋链。电压不对称性（整流）相对于涡流的方向是证据，涡流干扰强烈缓和在介观几何形状的涡流动力学。这些发现可以应用于利用涡流动力学和涡流操纵的超导设备，包括具有工程钉扎中心的超导导线。
2012-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
The onset, evolution and magnetic braking of vortex lattice instabilities in nanostructured superconducting films
1976年，Larkin和Ovchinnikov [Sov.物理JETP 41，960（1976）]预测，由电流驱动的超导体中的涡旋物质可以在足够高的涡旋速度下经历从通量流状态到更耗散状态的突然动态转变。典型地，这种转变本身表现为在特定电流密度下的大电压跳变，所谓的不稳定电流密度$J^*$，其小于退配对电流。通过调整铝膜的有效钉扎强度，使用人工周期钉扎阵列的三角形孔，我们表明，一个独特的和定义明确的不稳定电流密度存在，如果钉扎是强的，而一系列的多个电压跃迁出现在相对较弱的钉扎制度。这种行为是与时间相关的金斯堡-朗道模拟，其中的多步过渡可以明确地归因于涡链和随后的相滑移线的逐步发展是一致的。此外，我们还从实验上探讨了在超导体上沉积一层厚铜层所引起的磁制动效应对不稳定性和涡旋棘轮效应的影响
2015-12-04 cond-mat.supr-con
Non-reciprocity of Vortex-limited Critical Current in Conventional Superconducting Micro-bridges
临界电流的非互易性已经在各种超导系统中观察到，并被称为超导二极管效应。这种效应的根源取决于起作用的对称性破缺机制。我们研究了NbN的超导微桥和NbN/磁绝缘体（MI）的混合物。当面外磁场小到25 mT时，二极管效率可达$\approx$ ~ 30%.在NbN和NbN/MI混合晶体中，当磁场平行于样品平面时，二极管效应消失。我们的观测结果与涡面势垒决定的临界电流是一致的。在超导体条的两个边缘上的不相等的势垒导致二极管效应。此外，在高达温度$\sim$ 10-K的温度下观察到整流，这使得器件在比以前更大的温度范围内具有基于二极管的应用的潜力。
2022-09-13 cond-mat.supr-con
Abrikosov fluxonics in washboard nanolandscapes
Abrikosov fluxonics是超导研究和纳米技术界面上的科学和工程领域，涉及纳米图案超导体中Abrikosov涡旋的性质和动力学研究，特别关注它们的限制，操纵和开发新兴功能。涡钉扎、引导涡运动和棘轮效应是三种主要的磁通"工具“，它们分别允许对磁通子进行动力学（钉扎或移动）、方向性（角度相关）和取向性（电流极性敏感）控制。由于涡旋晶格的周期性，当涡旋在周期性钉扎景观中移动时，会出现几组效应：涡旋位置与底层钉扎纳米景观的空间可互换性导致在所谓的匹配场处的直流电阻和微波损耗的降低。在半个交流周期期间访问的钉扎站点的数量的涡的位移的时间同步表现为Shapiro步骤中的电流-电压曲线。在高频交流驱动器的作用下振荡的涡旋的离域可以通过叠加的直流偏置来调谐。在这篇简短的评论中，选择在Nb薄膜中存在周期性钉扎的涡旋动力学的实验结果。考虑仅限于一种特定类型的人工钉扎结构-直接写入的搓衣板类型的纳米景观，这是由聚焦离子束铣削和聚焦电子束诱导沉积。所报道的结果是相关的磁通器件的发展和超导平面传输线的微波损耗的减少。
2015-10-23 cond-mat.supr-con
Optical Manipulation of Single Flux Quanta
磁场可以以Abrikosov涡旋的形式渗透到II型超导体中，Abrikosov涡旋是由循环的超导电流包围的磁通量管，通常被捕获在称为钉扎位置的缺陷处。尽管涡旋物质的平均性质可以通过磁场、温度或电流来调节，但对单个涡旋的处理仍然具有挑战性，并且仅通过复杂的磁力、超导量子干涉装置或应变诱导扫描局部探针显微镜来证明。在这里，我们介绍了一种远场光学方法，该方法基于用聚焦激光束局部加热超导体，以实现对单个Abrikosov涡旋的快速，精确和非侵入性操作，与光镊相同。这种简单的方法提供了完美的基础，雕塑的磁通量分布在超导设备，如涡流透镜或涡流清洁器，而不诉诸静态钉扎或棘轮效应。由于单个涡旋可以引起约瑟夫森相移，因此我们的方法也为约瑟夫森结的快速光学驱动铺平了道路，具有潜在的大规模并行操作。
2016-08-26 cond-mat.supr-con physics.optics
Streamline controlled rectification of supercurrent in thin-film asymmetric weak links
NEST Istituto Nanoscienze-CNR and Scuola Normale Superiore（纳米科学研究所CNR与比萨高等师范学院）
研究通过非对称Dayem桥实现超流体整流，揭示了空间非对称性和几何缺陷对超导二极管效应的影响。
2025-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
The influence of magnetic vortices motion on the inverse ac Josephson effect in asymmetric arrays
本文研究了在外加磁场B作用下，磁涡旋运动对YBaCuO约瑟夫森结（JJ）的逆交流约瑟夫森效应（直流Shapiro台阶的出现）和相干运转的影响。约瑟夫森涡旋的运动的优先方向是由于不对称引起的棘轮效应，并具有显着的影响：对于一个特定的正直流偏置电流I时，磁通量流是强大的多个明显的Shapiro步骤观察一致的阵列的相干操作。这表明在相关应用中MW的有效发射/检测。相反，当我们反转I的方向时，通量流减少，Shapiro步骤由于高度不相干的操作而被强烈抑制，这表明MW的发射/检测效率低下。值得注意的是，通过稍微改变B，情况就颠倒过来了：对于正电流I，夏皮罗阶跃现在被抑制了，而对于反向电流-I，夏皮罗阶跃很明显。我们的研究结果表明，一个优先的涡旋流有一个非常显着的影响，由多个JJ或一个单一的长JJ不对称偏置的超导设备的相干MW操作。这在用于亚太赫兹集成接收器、通量驱动约瑟夫森（行波）参量放大器或通常在夏皮罗阶跃区域中的偏置电流下操作的片上超导MW发电机的通量流振荡器的情况下是特别相关的。
2022-11-04 cond-mat.supr-con
