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
Supercurrents through half-metallic ferromagnetic CrO$_2$ revisited
本文报道了在六方晶系Al $_2$ O $_3$（蓝宝石）上生长的半金属铁磁体CrO $_2$中观察到的超电流。观察到电流在沉积在CrO $_2$膜上的两个超导非晶Mo $_{70}$ Ge $_{30}$电极之间流过700 nm的距离。临界电流$I_c$随着温度的降低而增加。在施加面内磁场时，$I_c$在80 mT的相当高的磁场下经历最大值。我们认为这是一个长距离的邻近效应的铁磁体，进行奇频配对相关。
2010-03-23 cond-mat.supr-con
Controllable supercurrent in mesoscopic superconductor-normal metal-ferromagnet crosslike Josephson structures
在纳米制造的平面十字形S-N/F-S Josephson结构中，实验观察到临界Josephson超电流与从单畴铁磁条通过正常金属/铁磁体弱连接的注入电流的非单调关系.这种行为可以用0-pi和pi-0跃迁来解释，这可能是由于N层和F层之间的相互作用引起的诱导超导性的抑制和塞曼分裂以及自旋极化电流注入到弱连接中引起的。考虑到这两种影响的模型已经开发。从S-N/F-S结构的超导载流态密度谱和自旋相关的双阶非平衡准粒子分布的角度，表明实验结果与理论模型定性一致。
2020-08-07 cond-mat.supr-con
Nonlinear Properties of Supercurrent-Carrying Single and Multi-Layer Thin-Film Superconductors
Cavendish Laboratory（卡文迪许实验室）
本文基于广义Usadel方程分析超流体薄膜的非线性特性，研究了超流体对密度态、临界电流、阻抗等参数的影响，为优化探测器和放大器设计提供理论支持。
2019-12-17 cond-mat.supr-con
Localized Edge States in Stacked Al/Ni Multilayers: Possible Evidence of Chiral Hinge Modes
该研究通过相敏Josephson干涉测量在Al/Ni铁磁多层膜Josephson结中发现类SQUID振荡，提示存在局域于边界的手性Andreev边缘态。
2025-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin-triplet supercurrent in Josephson junctions containing a synthetic antiferromagnet with perpendicular magnetic anisotropy
我们提出了测量的约瑟夫森结包含三个磁性层与非共线磁化。结的形式为$S/F^{\prime}/N/F/N/F^{\prime \prime}/S$，其中$S$是超导Nb，$F^\prime$是具有面内磁化的薄Ni或坡莫合金层，$N$是正常金属Cu，$F$是具有垂直于平面的磁化的合成反铁磁体（SAF），由薄Ru间隔物的任一侧上的Pd/Co多层组成，并且$F^{\prime \prime}$是具有面内磁化的薄Ni层。这些结中的超电流作为$F$层厚度的函数比不包含$F^\prime$和$F^{\prime \prime}$层的类似自旋单态结衰减得更慢。较慢的衰减是这些结中心部分的超导电流由自旋三重态对携带的主要特征。含有$F^{\prime}=$坡莫合金的结适合于未来的实验，其中临界电流的幅度或跨结的基态相位差通过改变$F^{\prime}$和$F^{\prime \prime}$层的磁化的相对取向来控制。
2017-10-19 cond-mat.supr-con
Controllable generation of a spin-triplet supercurrent in a Josephson spin-valve
从理论上预言，在非共线磁化的多层铁磁结构中，可以感应出超导序参量的非常规奇频自旋三重态分量。在这项工作中，我们实验研究纳米尺度的设备，其中铁磁自旋阀嵌入到约瑟夫森结。我们展示了两种方法，在原位分析这样的约瑟夫森自旋阀：通过磁阻测量和通过原位磁强计的基础上，在结中的磁通量子化。我们观察到，通过该设备的超导依赖于两个铁磁层的磁化的相对取向，并在自旋阀的非共线状态下增强。这为铁磁体中自旋三重态超导分量的可控产生提供了直接的证明。
2014-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Tunable pure spin supercurrents and the demonstration of a superconducting spin-wave device
最近的铁磁共振实验和理论的Pt/Nb/Ni 8 Fe 2邻近耦合结构强烈表明，自旋轨道耦合（SOC）在Pt结合在Ni 8 Fe 2的磁交换场是必不可少的成分，以产生一个纯粹的自旋超电流通道在Nb。在这里，通过用Pt代替垂直磁化的Pt/Co/Pt自旋阱，我们能够证明SOC的作用，并表明通过控制Co的磁化方向可以调节Nb上的纯自旋超电流泵浦效率。通过在Nb和Pt/（Co/Pt）自旋阱之间插入具有弱SOC的Cu间隔物，我们还证明了Rashba型SOC是形成和传输纯自旋超电流的关键。最后，通过工程这些属性在一个单一的多层结构中，我们展示了一个原型超导自旋波（SW）设备，其中横向SW传播是门控通过打开或关闭的垂直纯自旋超电流通道在铌。
2019-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Area-dependence of spin-triplet supercurrent in ferromagnetic Josephson junctions
含有多层铁磁层的约瑟夫森结在一定条件下可以携带自旋三重态超电流。包含多个域的大面积结预计在整个结表面具有0或π耦合的随机分布，而磁化样品应该在任何地方都具有独特的π耦合。我们已经测量了在这种结的临界电流的面积依赖性，并确认在磁化结的临界电流的比例与面积线性。对于生长态（多域）样品，结果是混合的。在厚Nb基底上生长的样品表现出临界电流，其随面积呈次线性比例，而在更平滑Nb/Al多层基底上生长的样品表现出临界电流，其随面积呈线性比例。后者的结果是一致的理论图片由于Zyuzin和Spivak预测，生长的样品应该有全球的π/2耦合。
2012-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Flux pinning in superconducting multilayer 2H-NbSe$_2$ nano-step junction
本研究实验研究了原子级薄2H-NbSe$_2$台阶结的超导相变与涡旋动力学，发现钉扎力源于台阶结的表面-$Δκ$型钉扎中心，为通过原子厚度变化工程化钉扎力提供了途径。
2025-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Altermagnetic Even-Odd Effects in CsV$_2$Te$_2$O Josephson Junctions
Zhejiang University（浙江大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
研究发现CsV$_2$Te$_2$O结中存在交替磁性奇偶效应，通过层奇偶性调控自旋极化超电流及三重态传输，实现周期二振荡的超电流特性。
2026-02-16 cond-mat.supr-con
Possible evidence for spin-transfer torque induced by spin-triplet supercurrent
超导体中的库珀对通常是自旋单线态。然而，最近的研究表明，自旋三重态库珀对可以在精心设计的超导体-铁磁体界面上产生。如果库珀对是自旋极化的，它们将不仅传输电荷，而且传输净自旋分量，但没有耗散，因此使与自旋电子器件相关的热效应最小化。虽然现在已经确定了三重态超电流的存在，但它们最有趣的性质-自旋-只能从输运测量中间接推断。在常规自旋电子学中，众所周知，自旋电流产生改变磁化动力学和切换磁矩的自旋转移力矩。由于自旋三重态超电流的类似效应的观察不仅将证实三重态对的净自旋，而且为超导自旋电子学的应用铺平了道路。本文给出了超导体/铁磁体/超导体（S/F/S）约瑟夫森结中三重态超电流引起自旋转移力矩的可能证据。在超导转变温度T_c以下，由于三重态超导电流引起的自旋转移矩，X波段（~ 9.0GHz）的铁磁共振场随温度的降低而迅速向低场移动。相反，这种现象在铁磁/超导体（F/S）双层和超导体/绝缘体/铁磁/超导体（S/I/F/S）多层中不存在，其中没有超导电流通过铁磁层。这些实验观察与理论预测的铁磁约瑟夫森结旋进磁化进行了讨论。
2017-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Supercurrent and phase slips in a ballistic carbon nanotube embedded into a van der Waals heterostructure
我们证明了长程超导相关在几微米长的碳纳米管封装在一个范德华堆栈之间的hBN和NbSe $_2$。我们表明，大量的超导电流流过NbSe $_2$晶体下方的纳米管部分，以及通过2 $μ$米长的部分不与它接触。预期的纳米级截面的超导体，电流诱导的超导击穿的特点是由于相滑移中心的成核电阻步骤。我们的混合设备的所有元素是最近提出的几个设置在碳纳米管中实现马约拉纳费米子的活性构建块。
2021-03-22 cond-mat.supr-con
Unconventional Josephson supercurrent diode effect induced by chiral spin-orbit coupling
本研究理论探讨了具有交叉界面拉什巴场的约瑟夫森结库珀对传输，发现交叉场相互作用可在势垒磁化与电流共线时产生非常规超流二极管效应，为手性自旋织构提供灵敏探针。
2025-04-18 cond-mat.supr-con
A spin triplet supercurrent through the half-metallic ferromagnet CrO2
一般来说，传统的超导性不应该发生在铁磁体中，尽管它已经在压力下的铁中看到了。此外，理论预测电流总是由处于自旋单重态的电子对携带，因此当与铁磁体接触时，常规超导性会非常迅速地衰减，这通常会阻止单重态对的存在。据预测，这种快速的空间衰减不会发生时，自旋三重态超导可以诱导铁磁体。本文报道了强铁磁体CrO_2中的约瑟夫森超电流，并由此推断它是一种自旋三重态超电流。我们的实验装置与早期预测中设想的不同，但我们得出结论，我们的结果的基本物理解释是在界面处从自旋单线态到自旋三线态的转换。超导电流可以随着磁化方向而切换，类似于自旋阀晶体管，因此可以实现磁化控制的约瑟夫森结。
2006-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Dynamics of two ferromagnetic insulators coupled by superconducting spin current
本文研究夹在两个铁磁体之间的超导体中自旋超流对磁化非平衡动力学的影响，确定了自旋超流的电流-相位关系，并揭示静态交换与动态自旋泵浦的竞争决定模式交叉表现为避免交叉或模式锁定。
2022-01-19 cond-mat.supr-con
Spin-Polarized Josephson Supercurrent in Nodeless Altermagnets
Zhejiang University（浙江大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
研究揭示了无净磁化异磁体中通过自旋三重态配对实现自旋极化约瑟夫森超流的现象，提出无需净磁化即可产生自旋极化超流的新机制。
2025-09-17 cond-mat.supr-con
Bias current dependence of superconducting transition temperature in superconducting spin valve nanowires
在铁磁体（F）和超导体（S）之间的界面处，超导和铁磁有序之间的竞争引起了几种邻近效应，例如奇三重态超导和自旋极化超电流。S/F邻近效应的一个突出例子是在S/F/N/F超导自旋阀多层膜中观察到的自旋开关效应（SSE），其中超导转变温度T $_c$由被金属间隔物N分隔的F层的磁矩之间的角度$ϕ$控制。在这里，我们提出了一个实验研究的SSE在Nb/Co/Cu/Co/CoO $_x$纳米线测量作为偏置电流的函数，在该层的平面流动。这些测量揭示了T $_c(ϕ)$对偏置电流的意外依赖性：T $_c(π)$ -T $_c(0)$随着电流偏置的增加而改变符号。我们属性的起源，这种偏置依赖的SSE的自旋霍尔电流垂直流动的平面的多层，这抑制T $_c$的多层。SSE的偏置依赖性对于混合F/S器件（诸如用于超导计算机的低温存储器中的那些）可能是重要的，因为器件尺寸被按比例缩小到纳米长度尺度。
2019-11-26 cond-mat.supr-con
Triplet supercurrents in clean and disordered half-metallic ferromagnets
具有不同有序相的材料之间的界面为研究物理学中的基本问题提供了独特的机会。一个例子是单重态超导体和半金属铁磁体之间的界面，其中库珀配对发生在一侧具有相反自旋的电子之间，而另一侧显示100%自旋极化。因此，最近通过半金属CrO_2的超导电流的令人惊讶的观察，需要一个机制之间的转换非极化和完全自旋极化的超电流。在这里，我们提出了一个转换机制的基础上，电子自旋进动连同三重态对旋转的界面与破坏自旋旋转对称性。在扩散极限的三重态超电流是占主导地位的内部相关的奇频率的s-波和偶频率的p-波对。在到弹道极限的交叉中，额外的对称分量变得相关。界面区域呈现出混合自旋对的超导态，具有极不寻常的对称性，为奇异的约瑟夫森器件开辟了新的前景。
2011-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting Proximity Effect in Silicene: Spin-Valley Polarized Andreev Reflection, Non-Local Transport, and Supercurrent
我们从理论上研究了硅烯中的超导邻近效应，其中具有质量可调的狄拉克费米子（带隙），并计算了正常/超导（N/S）硅烯结的电导，N/S/N结的非局域电导以及S/N/S结中的超导电流.结果表明，由于硅烯的屈曲结构，通过外加电场可以有效地控制由局域和非局域Andreev反射组成的输运过程.特别是，我们证明，它是可能的，以获得一个完全的自旋谷极化交叉Andreev反射过程中没有任何污染的弹性cotunneling或本地Andreev反射，在形成鲜明对比的普通金属。研究还表明，S/N/S结中的超导电流可以完全自旋谷极化，并且可以通过外加电场进行控制。
2013-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Long-range Josephson effect controlled by temperature gradient and circuit topology
我们证明了超导混合纳米结构（X-结）暴露于温度梯度，可以强烈增强的超电流。在温度T超过我们的X结的无功能量时，约瑟夫森电流随T的增加而代数衰减，并且可以通过适当选择电路拓扑结构来进一步增强。在大的温度梯度值下，非平衡态对超导电流的贡献可能与低T时的平衡态贡献一样大。我们还预测了各种0-和$π$ -结的温度梯度以及系统的几何形状控制的状态之间的转换。我们的预测可以直接在现代实验中得到验证。
2020-12-14 cond-mat.supr-con
Colossal proximity effect in a superconducting triplet spin valve based on halfmetallic ferromagnetic CrO2
铁磁体可以通过形成等自旋三重态库珀对和奇频配对机制维持超电流。由于这种对不会被铁磁体的交换能量破坏，超导三重态关联是长程的和自旋极化的，有望用于超导自旋电子学器件。主要挑战是了解如何在超导体（S）/铁磁物质（F）界面产生三重态。本文利用三重态自旋阀（TSV）的概念研究了传统超导体中的单重态到半金属铁磁体CrO_2中的三重态的转变。TSV由两个铁磁层（由薄的正常金属（N）层隔开）和超导体（F_1/N/F_2/S）组成。当F_{1,2}层的磁化方向不共线时，封装F_1/N/F_2在F_1中产生三重态。这从S层排出单重态对，因此通过临界温度$T_c$的降低来表示三重态的产生。最近，有报道称TSV的实验具有Co漏层，使用面内场，并发现T_c漂移高达100~mK。用CrO_2代替Co，并将磁场从面内旋转到面外，我们发现T_c的变化很大，从开尔文到特斯拉量级。这种强的排水与CrO_2中超导电流可以流过的大长度相一致，这比传统的铁磁体要大得多。我们的研究结果指出了超导自旋电子学对半金属的特殊兴趣。
2014-10-18 cond-mat.supr-con
Locally Non-centrosymmetric Superconductivity in Multilayer Systems
虽然多层系统具有全局反演对称性，但某些层缺乏局部反演对称性，因为在这些层上不存在全局反演中心。这种局部非中心对称系统表现出空间调制的Rashba自旋轨道耦合。在这项研究中，超导多层模型表现出不均匀的Rashba自旋轨道耦合进行了研究。研究了具有混合宇称序参量的超导态的电子结构、超导能隙和自旋磁化率。我们显示的增强的自旋磁化率的Rashba自旋轨道耦合和解释的基础上的交叉从中心对称超导体的非中心对称超导体。自旋极化率由层间序参量的相位差决定，几乎与序参量的宇称混合无关。在带基超导序参量解析表达式的基础上，给出了一个直观的理解。结果表明，不仅是整体反演对称性破缺，而且局部反演对称性破缺导致了超导的独特性质。本文讨论了CeCoIn_5和多层高Tc铜酸盐人工超晶格的超导电性。
2012-02-15 cond-mat.supr-con
Influence Of Current Leads On Critical Current For Spin Precession In Magnetic Multilayers
在磁性多层膜中，直流电流在某一临界电流以上引起自旋进动。对此负责的驱动力矩可以从旋转累积值$\bar{Δμ}$中计算。$\bar{Δμ}$的现有计算假定导体的均匀截面。但是大多数多层样品是具有电流引线的柱，其立即向外张开到比柱本身的横截面面积大得多的横截面面积。我们写的自旋扩散方程的形式有效的可变截面，并解决的情况下，平面电极的径向电流分布垂直于轴的支柱。由于在这种引线中可用于传导电子自旋弛豫的体积增加，对于柱中给定的电流密度，柱中的$\bar{Δμ}$减少到其均匀截面值的至少2倍。此外，$\bar{Δμ}$和自旋旋进的临界电流密度变得几乎与钉扎磁性层的厚度无关，并且更依赖于间隔物的厚度，与Albert等人（2002）的测量结果更好地一致。
2003-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Nonsinusoidal current-phase relations and the $0-π$ transition in diffusive ferromagnetic Josephson junctions
本文研究了两个超导体间扩散铁磁接触中界面透明性对约瑟夫森电流的影响。与完全透明和低透明度界面的情况相反，对于有限透明度，电流-相位关系被证明是非正弦的。它表明，即使是几乎完全透明的接口，由于弱界面障碍的小修正有助于一个小的二次谐波分量的电流相位关系。对于铁磁接触和交换场的一定厚度，这可以导致在结的0和$π$状态之间的交叉处的微小的最小超电流。我们的理论与最近在相变温度下观察到的有限超电流的实验结果符合得很好。我们进一步解释的可能性，观察到一个大的剩余超导如果接口有一个中间的透明度。
2006-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Phase-dependent noise correlations in normal-superconducting structures
本文研究了超导扩散结构中的非平衡噪声关联。本文给出了准经典格林函数在一阶计数场$χ$中的参数化。这是我们用来获得的电压和相位依赖的交叉和自相关，并描述所扮演的角色设置的几何形状。我们发现描述散粒噪声的有效电荷$q_{\rm eff}$的低电压行为是邻近效应引起的Andreev对的相互作用与局域态密度降低之间竞争的结果。此外，我们还证明了噪声关联与超导电流的符号无关。
2009-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
On-demand thermoelectric generation of equal-spin Cooper pairs
超导自旋电子学是基于铁磁-超导体（F-S）混合结中自旋三重态库珀对的产生。先前的按需操纵自旋极化超电流的提议通常需要仔细控制磁性材料的能力。相反，我们提出了一种量子热机，它可以产生等自旋的库珀对，并在不操纵磁性元件的情况下按需驱动超电流。我们考虑在二维拓扑绝缘体的螺旋边缘上的S-F-S结，它连接不同温度下的两个引线。由热偏压产生的热和电荷电流是由不同的传输过程引起的，其中电子共隧穿负责向冷引线的热流，并且引人注目的是，只有交叉Andreev反射有助于电荷电流。这种纯粹的非定域安德烈耶夫热电效应在超导体上注入自旋极化的库珀对，产生一种可以通过调节它们的相对相位来打开/关闭的超电流。我们进一步证明，自旋三重态配对的签名是由相当低的温度梯度小于超导能隙的热电流的波动促进。
2019-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Polar chiral active matter as a motile, disordered Josephson array: Information supercurrents and Goldstone spin waves
The European Space Agency Centre for Earth Observation（欧洲空间局地球观测中心）；Department of Physics and Engineering Physics, University of Saskatchewan（萨斯喀彻温大学物理与工程物理系）
本文研究极性手性活性物质的动力学，揭示信息超电流维持同步及spin波传输机制，提出其与约瑟夫森阵列的等价性。
2026-06-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Long-range Cooper pair splitter with high entanglement production rate
超导体中的库珀对是自旋纠缠的天然来源。现有的库珀对分裂器只能实现低效率的纠缠产生，而且其尺寸受到超导相干长度的限制。在这里，我们表明，一个长距离的库珀对分裂器可以实现在正常的金属-超导体-正常的金属（NSN）结通过驱动超导体中的超导电流。超电流导致S的带隙改变，这显著增强了NSN结的交叉Andreev反射（CAR），同时淬灭了其弹性共隧穿。因此，通过逆CAR可以获得接近其饱和值的高纠缠产生率。有趣的是，除了传统的相反能级之间的纠缠态，新的纠缠态具有相同的能量也可以诱导在我们的建议。
2015-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
