Spin-triplet Supercurrent through Inhomogeneous Ferromagnetic Trilayers
最近的一个实验[J。a. Robinson，J. D. S. Witt和M. G. Blamire，Science，\textbf{329}，5987（2010）]，我们在此研究通过由夹在两个常规s波超导体之间的Ho $\mid$ Co $\mid$ Ho三层组成的非均匀铁磁区域建立远程自旋三重态超电流的可能性。我们利用一个完整的数值解中的扩散制度的运输和研究的超电流的各种实验相关配置的铁磁三层的行为。我们获得定性非常好的协议与实验数据的行为的超电流作为一个函数的宽度的Co层，$L_\text{Co}$。此外，我们发现了一个合成的0-$π$振荡叠加快速振荡时，改变的Ho层的宽度，特别是在Ho的螺旋磁化织构。我们无法重现在该制度中实验观察到的超电流中的异常峰，但注意到所获得的结果对Ho层中的精确磁化分布非常敏感，这可能是我们的模型与实验报告数据之间存在差异的原因。我们还研究了超导系统中的本质上不均匀的Ho铁磁体取代畴壁铁磁体，并发现类似的行为在Ho $\mid$ Co $\mid$ Ho的情况下。此外，我们提出了一种新型的磁性约瑟夫森结，它只包括一个畴壁铁磁体和一个均匀的铁磁层，除了简单的磁化曲线，还提供了一个可调的远程自旋三重态超电流。最后，我们讨论了我们的研究结果的一些实验方面。
2010-09-14 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
Long-range supercurrents induced by the interference effect of opposite-spin triplet state in clean superconductor-ferromagnet structures
在s波超导体-铁磁体-超导体（$SFS$）结构中，自旋单重态对产生的超电流只能传输磁相干长度量级的短距离。在正常金属相干长度的长度尺度上发生的长程超电流将由等自旋三重态对维持，这可以由系统中的磁不均匀性产生。在本文中，我们展示了一种不寻常的长程超电流，它可以发生在干净的$SF_1F_2S$结与非平行取向的磁矩。当两个铁磁层具有相同的长度和交换场值时，由$S/F_1$和$F_2/S$界面衍生的相反自旋三重态的干涉提供约瑟夫森电流增强背后的机制。这一发现可以为最近的实验提供自然的解释[Robinson et al.，物理修订信函104，207001（2010）]。
2016-01-22 cond-mat.supr-con
Supercurrent-induced long-range triplet correlations and controllable Josephson effect in superconductor/ferromagnet hybrids with extrinsic SOC
我们预言，在具有非本征杂质自旋轨道耦合（SOC）的超导体/铁磁体（S/F）混合体中，通过超导引线中沿S/F界面流动的超电流可以产生和操纵长程三重关联（LRTC）. LRTC通过两种基本机制出现。第一种方法的实质是利用超导自旋霍尔效应产生三重态。在凝聚动量和铁磁体磁化强度的适当相互取向下，这些对在铁磁体中是长程的。第二种机制是基于S/F界面处的单重态-三重态转换，随后通过自旋流交换机制旋转所获得的短程相反自旋对。研究了S/F双层膜和S/F/S约瑟夫森结的超导LRTC结构。我们证明了在S/F/S结中，约瑟夫森耦合是通过超导感应LRTC实现的，基态相位可以以可控的方式在$0$和$π$之间切换。通过使超导导线中的超导电流反向来实现开关，从而实现了$0-π$移位器的新物理原理。
2022-04-08 cond-mat.supr-con
Proximity effect and p-wave superconductivity in s-wave superconductor/helimagnet heterostructures
Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；National Research University Higher School of Economics（国立高等经济大学）
研究s波超导体/螺旋磁体异质结构中的近程效应和p波超导性，揭示传输自旋超流流动与磁体锥形度的关系。
2025-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin and Charge Josephson effects between non-uniform superconductors with coexisting helimagnetic order
本文研究了两个非均匀螺旋磁有序Fulde-Ferrel-Larkin-Ovchinnikov超导体之间的自旋和电荷Josephson电流。我们证明了螺旋相的存在下产生的自旋约瑟夫森效应，并导致额外的贡献，单粒子和约瑟夫森电荷电流。结果表明，对于这种系统，交流效应与直流效应的区别比文献[M. L.库利奇和我M. Kulić，Phys. Rev. B { \bf 63}，104503（2001）]中也发现了自旋约瑟夫森电流。在我们的系统中，最有趣的效应发生在存在外部磁场和没有电压的情况下，我们表明电荷约瑟夫森电流可以被调谐到零，而自旋约瑟夫森电流是不为零的。这提供了在没有电荷电流的情况下生成自旋超电流的良好控制的机制。
2006-02-16 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Anisotropic supercurrent due to inhomogeneous magnetization in ferromagnet/superconductor junctions
研究了非均匀磁结构的铁磁体与超导体耦合系统中的横向电荷和自旋直流超电流。这些横向超电流产生于非平凡的磁化结构。横向电荷超电流中的磁结构与反常霍尔效应中的磁结构有本质的不同，反映了超电流的无耗散性质。最后讨论了可能的候选磁结构以验证我们的预测。
2021-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Long-ranged triplet supercurrent in a single in-plane ferromagnet with spin-orbit coupled contacts to superconductors
通过将传统的自旋单重态库珀对转换为极化的自旋三重态对，有可能维持长距离的自旋极化超电流流过强极化的铁磁体。通过自旋-轨道相互作用而不是磁不均匀性获得这样的转换，最近在文献中进行了探索。关于实验检测的一个具有挑战性的方面是，为了使Rashba自旋-轨道相互作用（例如由于反转对称性破缺而存在于界面处）产生这种长程超电流，需要磁化的面外分量。这限制了材料的选择，并可能在超导区域中引起涡流，使测量结果的解释复杂化。因此，需要确定一种方法，其中Rashba自旋轨道相互作用可以诱导长距离的超电流，用于磁化的纯平面内旋转。在这里，我们表明，这是可能的，在横向约瑟夫森结中，两个超导电极放置在铁磁膜通过两个薄，重正常金属接触。当仅使用单个磁性层时，在这样的设置中的超电流的幅度变得可通过面内磁化角来调节。这些结果可以提供一种新的和更简单的方法来产生可控的自旋极化的超电流比以前的实验，利用复杂的磁织构约瑟夫森结。
2019-10-29 cond-mat.supr-con
Spin-polarized triplet supercurrent in Josephson junctions with perpendicular ferromagnetic layers
约瑟夫森结包含三个铁磁层，相邻层之间的非共线磁化在一定条件下携带自旋三重态超电流。自旋三重态超电流的特征是最大超电流作为中间铁磁层厚度的函数的相对缓慢的衰减。在这项工作中，我们专注于结的中间磁性层是一个[Co/Pd] $_N$多层垂直磁各向异性（PMA），而外两层具有面内各向异性。我们比较结的中间PMA层是或不配置为合成反铁磁体（PMA-SAF）。我们发现，超电流衰减更迅速地增加的[Co/Pd]双层的PMA-SAF结的数目$N$相比，PMA结。在含有[Co/Ni] $_N$ PMA多层膜的结中观察到类似的行为。我们通过假设每个Co/Pd或Co/Ni界面充当部分自旋过滤器来模拟该行为，使得PMA结中的自旋三重态超电流随着$N$增加而变得更强自旋极化，而PMA-SAF结中的超电流随着$N$增加而被抑制。我们还解决了在以前的工作中提出的一个问题，有多少自旋单线态超电流是通过我们名义上的自旋三重态结传输。我们通过比较自旋三重态结与磁性层顺序被打乱的类似结来做到这一点。本文的研究结果对设计用于低温存储器的自旋三重态约瑟夫森结具有一定的参考价值。
2020-05-13 cond-mat.supr-con
Phase transitions in superconductor/ferromagnet bilayer driven by spontaneous supercurrents
研究了在超导体（S）/铁磁体（F）界面存在Rasba自旋轨道相互作用时的超导相变.这种自旋-轨道耦合在界面附近的原子厚度区域内产生自发的超电流，这些超电流被屏蔽迈斯纳电流补偿[S. Mironov和A. Buzdin，Phys. Rev. Lett \textbf{118}，077001（2017）]。在超导薄膜的情况下，自发表面电流的出现引起超导临界温度的升高，并计算了临界温度漂移的实际值。我们还表明，在I型超导膜的情况下，这种相变可以是一级的。在外磁场中，临界温度取决于外磁场与铁磁体内部交换场的相对取向。同时，我们预测了临界电流的面内各向异性，这可能为实验观察SOC产生的自发超电流开辟了一条新的途径。
2021-02-11 cond-mat.supr-con
Supercurrent in ferromagnetic Josephson junctions with heavy metal interlayers. II. Canted magnetization
理论工作表明，在同时含有铁磁体和自旋轨道耦合源的约瑟夫森结中可以产生相等的自旋三重态库珀对。我们最近的实验工作表明，自旋三重态库珀对不产生的Pt自旋轨道耦合层时，铁磁弱链接完全在平面各向异性（N。卫星和N.O. Birge，Phys.Rev.B97，214509（2018））。在这里，我们再次使用Pt作为自旋-轨道耦合源和具有面内和面外磁化分量（倾斜磁化）的[Co（0.4 nm）/Ni（0.4 nm）] $_{\times8}$ /Co（0.4 nm）铁磁弱连接的实验。倾斜磁化比我们以前的实验工作更接近理论预测。我们的研究结果表明，有没有超导的贡献，在我们的路口从相等的自旋三重态。此外，这项工作还包括第一次系统的研究超导铜层间厚度的依赖性，一个共同的额外的层用于缓冲的铁磁体的生长，并为钴可能显着改善生长形态。我们报道了在[Co（0.4 nm）/Ni（0.4 nm）] $_{\times8}$ /Co（0.4 nm）铁磁弱链中，通过调节Cu中间层的厚度，可以使超电流增强两个数量级以上.这一结果在超导自旋电子学中有重要的应用，在超导自旋电子学中，器件需要大的临界电流。
2019-05-21 cond-mat.supr-con
Spontaneous supercurrent induced by ferromagnetic pi-junctions
我们目前的磁化强度测量介观超导铌环含有铁磁（PdNi）π结。该回路是在基于高迁移率GaAs/AlGaAs异质结构的微型霍尔传感器的有源区上制备的。当反转磁场的扫描方向时，我们观察到不同磁化状态之间的回路的不对称切换。这提供了由π结的本征相移引起的自发电流的证据。此外，零外加磁场附近的自发电流的存在直接揭示了随着温度的降低而增加的磁矩，这导致在低温下在环路中的半整数磁通量子化。
2003-12-05 cond-mat.supr-con
Supercurrent reversal in ferromagnetic hybrid nanowire Josephson junctions
该研究测量 InAs/EuS/Al 混合纳米线约瑟夫森结，发现超导窗口内 0 相与 π 相突变，并将其归因于 EuS 磁畴翻转导致的超电流反转。
2023-03-11 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
Anomalous supercurrent modulated by interfacial magnetizations in Josephson junctions with ferromagnetic bilayers
基于Bogoliubov-de Gennes方程，研究了S/$f_L$-F $_1$ - $f_C$-F $_2$ - $f_R$ /S结中约瑟夫森电流的输运，其中S和F $_{1,2}$是超导体和铁磁体，$f_{L, C, R}$是左、中、右自旋激活界面.这些界面具有非共线的磁化，并且在$f_{L, C, R}$界面处的磁化的方位角为$χ_{L, C, R}$。我们证明，如果两个铁磁体具有反平行磁化，临界电流振荡作为交换场的函数和铁磁体的厚度为特定的$χ_L$或$χ_R$。相反，当$f_C$界面处的磁化强度垂直于$f_L$和$f_R$界面处的磁化强度时，临界电流达到较大的值，并且几乎不受交换场和厚度的影响。有趣的是，如果两个铁磁体都转换为反平行的半金属，临界电流保持恒定值，并且几乎不随铁磁厚度和方位角而变化。此时，系统中可能出现异常的超电流，在这种情况下，即使超导相位差$ϕ$为零，约瑟夫森电流仍然存在。该超电流满足电流-相位关系$I=I_c\sin(ϕ+ϕ_0)$，其中$I_c$是临界电流，而$ϕ_0=2χ_C-χ_L-χ_R$是临界电流。我们推断，额外的相位$ϕ_0$产生的相位叠加，其中的相位被捕获的自旋三重态对时，他们通过每个自旋活性界面。此外，当两个铁磁体都转变成平行的半金属时，$f_C$界面从不对超导和$ϕ_0=χ_R-χ_L+π$贡献任何相。在这种情况下，电流-相位关系…
2022-10-23 cond-mat.supr-con
Spin supercurrent in Josephson contacts with noncollinear ferromagnets
本文从理论上研究了两个s波超导体通过非共线铁磁畴扩散接触连接时的约瑟夫森耦合。首先，我们考虑一个接触与两个域的磁化矢量取向错误的角度$θ$。利用量子线路理论，我们发现除了电荷超电流，自旋超电流，这是偶数在$ϕ$和奇数在$θ$，与自旋极化垂直的磁化矢量之间流动的域。此外，在结的界面处的非对称绝缘势垒，该系统可能会经历反铁磁-铁磁相变为$ϕ=π$。其次，我们讨论了具有多畴壁的扩展磁织构中的自旋超电流。我们发现了位置相关的自旋超流。自旋超电流的大小强烈地依赖于超导体之间的相位差和畴壁的数量。我们的研究结果表明，耦合超导相的磁化动力学的可能性。
2011-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin torques and magnetic texture dynamics driven by the supercurrent in superconductor/ferromagnet structures
我们引入一般的形式来描述由相邻超导电极注入自旋织构铁磁体的超导电流所引起的自旋力矩。通过考虑铁磁体中等自旋超导关联的绝热极限，我们证明了超导电流既能产生类场自旋转移矩，又能产生自旋轨道矩。这些无耗散的自旋力矩表示通过电流引起的修正的有效场来自系统能量。一般的形式主义被应用到表明，超电流可以移动或移动的磁畴壁取决于它们的结构和系统中的自旋轨道相互作用的类型。这些结果可用于超导体/铁磁体/超导体约瑟夫森结及其它混合结构中磁织构动力学实验的预测和解释。
2018-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Platform for controllable Majorana zero modes using superconductor/ferromagnet heterostructures
我们提出了一种新的平台，用于创建和操纵的马约拉纳零模式组成的铁磁金属线放置在传统的超导体，接近铁磁绝缘体。我们的设备依赖于所施加的超电流和铁磁绝缘体中出现的交换场的相互作用。我们断言，所提出的超导体/铁磁体异质结构表现出增强的可控性，因为拓扑超导性可以调谐除了施加在铁磁线上的栅极电压，也通过操纵施加的超电流和/或铁磁绝缘体的磁化。
2021-11-26 cond-mat.supr-con
Charge and spin supercurrents in triplet superconductor--ferromagnet--singlet superconductor Josephson junctions
本文研究了三重态超导体-铁磁体-单重态超导体结中的约瑟夫森效应。我们表明，隧道库珀对与界面磁化的相互作用可以允许约瑟夫森电流在隧道哈密顿微扰理论的最低阶。要做到这一点，必须满足两个条件：铁磁体的磁化强度有一个平行于三重态超导体的${\bf d}$矢量的分量，以及超导体的间隙相对于界面动量具有相同的宇称。由此产生的充电电流显示非常规依赖于磁矩和相位差的方向。这伴随着三重态超导体中的相位相关的自旋电流，而相位无关的自旋电流总是存在。隧道微扰理论的预测证实了使用数值格林函数方法。一维结的分析处理表明，我们的结论是强大的远离隧穿制度，并揭示了非常规约瑟夫森效应在临界电流的签名。
2013-08-21 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
Amplitude control of spin-triplet supercurrent in S/F/S Josephson junctions
用传统的s波超导体制成的并包含多层铁磁材料的约瑟夫森结可以在存在某些类型的磁不均匀性的情况下携带自旋三重态超导电流。在含有三个铁磁层的结中，预测三重态超电流在相邻层的磁化方向正交时最大，而在任何两个相邻层的磁化方向平行时为零。在这里，我们展示了在这样的结的自旋三重态超电流的开关控制，通过旋转90 $^{\circ}$的三层之一的磁化方向。我们获得的“开-关”的比率为5，7，和19的超电流在三个样品研究到目前为止。这些观测结果直接证实了该理论最突出的预言之一，并为自旋三重态约瑟夫森结在新兴的“超导自旋电子学”领域的应用铺平了道路。"
2015-10-07 cond-mat.supr-con
Helimagnetic Josephson diode effect
School of Science, Qingdao University of Technology（青岛理工大学理学院）；International Center for Quantum Materials, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院量子材料科学中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
利用格林函数方法研究一维超导体/螺旋磁体/超导体结中的约瑟夫森二极管效应，发现自旋单态s波配对下非零化学势和锥形磁构型是必要条件，自旋三重态p波配对下非零化学势不再是必要条件。
2026-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Percolative supercurrent in superconductor-ferromagnetic insulator bilayers
本文研究了Al/EuS超导-铁磁绝缘体双层膜，发现其超流输运超过平均顺磁极限，并归因于相干长度远大于磁畴尺寸时自旋平均导致的逾渗超流机制。
2025-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnon spin current induced by triplet Cooper pair supercurrents
在铁磁绝缘体和超导体之间的界面处，两种材料的自旋之间存在耦合。我们发现，当三重态库珀对携带的超电流流过超导体时，耦合在相邻的铁磁绝缘体中感应出磁振子自旋电流。这种效应主要是由与铁磁绝缘体同向极化的库珀对决定的，因此电荷和自旋超电流产生类似的结果。我们的发现展示了一种将库珀对超电流转换为磁振子自旋电流的方法。
2021-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Transmission x-ray microscopy at low temperatures - analyzing supercurrents with high spatial resolution
扫描透射X射线显微镜已被用于在温度低至20 K的超导薄膜中成像电流。将超导电流在YBaCuO薄膜中的杂散磁场映射到坡莫合金软磁涂层中。如此产生的铁磁膜的局部磁化可以通过偏振X射线的二向色吸收来检测。为了实现高质量的测量传输几何铁磁体，超导体和单晶衬底的整个异质结构已减薄到小于1微米的总厚度。利用这种新技术可以在很宽的温度和磁场范围内分析局域超电流。小于100 nm的磁分辨率与同时获得的纳米结构数据一起允许局部超电流与超导膜的微米和纳米结构的相关性。
2017-11-28 cond-mat.supr-con
Triplet supercurrents in lateral Josephson junctions with a half-metallic ferromagnet
本研究针对含半金属铁磁体LSMO的横向约瑟夫森结，探究小电极间距下的临界电流与三重态产生机制，测得高超流密度，明确磁不均匀性来源，为超导自旋电子学器件研发提供支撑。
2024-10-09 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
Enhancement of supercurrent through ferromagnetic materials by interface engineering
含有铁磁材料的约瑟夫森结表现出有趣的物理特性，并显示出作为超导逻辑和存储器的电路元件的前景。对于存储器应用，结的性质应该通过改变结内部的磁配置来控制。为了实现良好的磁开关特性，应该选择软磁材料，例如NiFe（坡莫合金）;然而，NiFe在约瑟夫森结中表现出差的超电流传输。在这项工作中，我们把薄层的Ni两侧的NiFe和表征的Ni/NiFe/Ni三层作为Ni和NiFe厚度的函数的磁行为和超电流传输特性。使用Ni厚度为0.4 nm，我们发现，磁开关行为的三层没有严重退化相对于平原NiFe，而在$π$状态的三层约瑟夫森结的最大超电流增加了四个相对于NiFe结的因素。我们推测这种超电流的增强是由于Cu/Ni和Cu/NiFe界面不同的自旋相关输运性质。
2022-07-15 cond-mat.mes-hall 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
Inverse proximity effect and influence of disorder on triplet supercurrents in strongly spin-polarized ferromagnets
我们讨论了强自旋极化铁磁体中的约瑟夫森效应，其中三重态相关性是通过自旋活性界面散射诱导的，扩展了我们早期的工作[Phys. Rev. Lett. 102，227005（2009）]通过以完全自洽的方式包括铁磁体中的杂质散射和逆邻近效应。我们的准经典方法解释了铁磁体两个自旋带之间的费米动量和费米速度的差异，从而克服了Usadel理论框架内以前工作的一个重要缺点。我们表明，非磁性的无序结合自旋相关的费米速度可能会导致反转的自旋电流作为温度的函数。
2013-06-01 cond-mat.mes-hall 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
Optimization of spin-triplet supercurrent in ferromagnetic Josephson junctions
在过去的一年里，几个研究小组已经观察到在含有铁磁（F）材料的约瑟夫森结中存在长程自旋三重态超电流的证据。在我们的工作中，自旋三重态对的相关性是由中心的Co/Ru/Co“合成反铁磁体”（SAF）和两个外部薄F层之间的非共线磁化产生的。在这里，我们目前的数据表明，自旋三重态超电流增强到20倍后，我们的样品受到一个大的面内磁化场。如果Co/Ru/Co SAF经历“自旋翻转”转变，由此两个Co层的磁化方向最终垂直于两个薄F层的磁化方向，则可以解释该令人惊讶的结果。自旋翻转转变的直接实验证据来自于扫描电子显微镜的极化分析和自旋极化中子反射计。
2011-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Triplet supercurrent in ferromagnetic Josephson junctions by spin injection
我们发现，注入非平衡自旋到超导导线强烈增强了静态约瑟夫森电流通过超导铁磁超导结。由此产生的长程超电流通过铁磁体由三重态库珀对携带，这些库珀对是通过自旋注入和交换相互作用的组合效应在s波超导体中形成的。我们量化的交换相互作用的朗道费米液体因子。远程约瑟夫森电流的大小和方向可以通过改变注入极化相对于铁磁体磁化强度的角度来操纵。
2012-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Supercurrent-Induced Magnetization Dynamics
我们研究了两层非对准铁磁层的约瑟夫森结中的超导感应磁化动力学，并通过数值求解Landau-Lifshitz-Gilbert方程证明了各种效应。特别是，我们证明了可能性，以获得超导感应磁化开关的实验可行的一组参数，并澄清实现磁化反转的有利条件。这些结果构成了一个超导模拟传统的电流感应磁化动力学，并表明如何自旋三重态超电流可用于自旋电子学的实际目的。
2010-06-30 cond-mat.supr-con
Area-dependence of spin-triplet supercurrent in ferromagnetic Josephson junctions
2010年，几个实验小组获得了强铁磁材料约瑟夫森结中自旋三重态超电流的有力证据。我们自己的最佳结果是从大面积结中获得的，该结包含一个厚的中心Co/Ru/Co“合成反铁磁体”和两个由Ni或PdNi合金制成的薄外层。因为我们的样品中的铁磁层是多畴的，所以人们会期望结内的局部电流-相位关系的符号作为横向位置的函数随机变化。在这里，我们报告测量的临界电流在几个样品的面积依赖性，在那里我们找到了一些证据，这些随机符号的变化。然而，当样品被磁化时，临界电流变得与面积明显成正比，这表明电流-相位关系在整个结面积上具有相同的符号。
2011-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Observation of long-range ferromagnetism via anomalous supercurrents in a spin-orbit coupled superconductor
本研究在自旋轨道耦合超导体Fe(Se,Te)中观测到由表面反常超电流介导的长程铁磁性，揭示了超导电性对磁有序的关键作用，为低功耗低温存储器研发提供了新方向。
2023-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
A supercurrent switch in graphene $π$-junctions
研究了超导体/铁磁体/超导体石墨烯结中的超电流。与其金属对应物相比，在我们的设置中的振荡临界电流衰减只有微弱的增加交换场和结宽度。我们发现一个异常大的剩余值的超电流在振荡的尖点，由于强烈的偏离正弦电流相位关系。我们的研究结果表明，一个非常有效的设备无耗散的超电流开关。
2008-04-16 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
Spin supercurrent in superconductor/ferromagnet van-der-Waals heterostructures
本研究针对范德华超导体及S/F异质结构中的无耗散自旋输运问题，揭示Ising型自旋轨道耦合与塞曼场共同作用产生非幺正超导三重态关联以承载自旋流的机制，发现其整流效应及S/F结构中自旋流的栅压可控性。
2024-09-11 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
Observation of the dominant spin-triplet supercurrent in Josephson spin valves with strong Ni ferromagnets
实验研究了含强Ni铁磁体的纳米级约瑟夫森结和约瑟夫森自旋阀。我们观察到，与结相反，具有相同几何形状的自旋阀表现出异常的Ic（H）图案，两个峰被一个凹陷分开。我们开发了几种原位表征纳米器件中微磁态的技术，包括磁阻、绝对约瑟夫森磁通测量和一阶反转曲线分析。它们揭示了超导电流的下降与自旋阀的反平行态以及与两个非共线磁态的峰的明显相关性，从而为自旋三重态超导的产生提供了证据。定量分析表明，Ni基自旋阀中的三重态电流比传统的单重态电流大三倍。
2019-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Anomalous Josephson Effect in magnetic Josephson junctions with noncentrosymmetric superconductors
我们表明，非中心对称超导体的两个频带的性质，自然会导致一个异常的约瑟夫森电流出现在一个干净的非中心对称超导体/铁磁体/非中心对称超导体结在零相位差。双带性质提供了两组Andreev束缚态，其携带具有不同振幅的两个超电流。当铁磁体的磁化方向被适当地选择时，两个超电流从传统的正弦电流-相位关系经历相反的相移。然后通过调节铁磁参数和非中心对称超导体的三重态与单重态之比，使总约瑟夫森电流产生连续可调的基态相位差。给出了$s$ + $p$波的物理图象和解析结果，给出了$s$ + $p$和$d$ + $p$波的数值结果.对于$d$ + $p$波，我们发现了新的状态，其中的超电流完全由连续的传播状态，而不是离散的Andreev束缚态。Andreev束缚态只出现在费米能级以上，它并没有携带超导电流，而是阻挡了沿相反方向流动的超导电流。这些新态的出现促进了对Andreev束缚态与Josephson电流关系的理解。基态相位差是确定非中心对称超导体三重态与单重态比的一种工具。
2015-05-07 cond-mat.supr-con
Ferromagnetic 0-pi Junctions as Classical Spins
高阻尼PdNi基0-pi铁磁约瑟夫森结的基态表现出一个自发的半量子涡旋，由一个未知符号的超导电流维持。这种超电流在用作检测器的约瑟夫森结的电极中流动，并在其磁衍射图案中产生φ（0）/4位移。我们测量了这种结的超导转变的正负符号移动的统计。移位符号的随机性、其幅度的可再现性以及在场冷却时实现精确通量补偿的可能性：所有这些特征表明0-pi结表现为经典自旋，就像具有单轴各向异性的磁性纳米颗粒一样。
2005-01-19 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
Long range proximity effects in planar structures involving the halfmetal ferromagnet La0.7Sr0.3MnO3 and Pt interlayers
Leiden University（莱顿大学）；Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）
研究了La0.7Sr0.3MnO3和Pt中间层平面结构中长程近程效应，探讨了三重态传输机制及关键电流与结构参数的关系。
2026-05-01 cond-mat.supr-con
Triplet supercurrent due to spin-active zones in a Josephson junction
最近的实验证明三重态超导在铁磁约瑟夫森结与铜$_2$ MnAl-Heusler障碍的动机，我们构建了一个理论模型占这一观察。在我们的模型中，产生三重态超电流的关键成分是\textit{spin-active zones}，其特征在于有效的倾斜界面磁矩。利用数值解的准经典方程的超导自旋活动的边界条件，我们发现定性非常好的协议与实验观察到的超电流。进一步的实验影响的自旋活性区进行了讨论。
2010-07-08 cond-mat.supr-con
Effect of interfaces on supercurrent through ferromagnetic materials
本文针对铁磁约瑟夫森结中 NiFe 超电流传输差的问题，用 Pd/NiFe 界面替代 Cu/NiFe 界面，使 π 态超电流提升至 2 倍并改变首个 0-π 转变位置。
2023-06-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Supercurrent transmission through Ni/Ru/Ni synthetic antiferromagnets
含有铁磁材料的约瑟夫森结在超导电子学和低温存储器中的应用引起了人们的兴趣。优化这种结的性能是一项持续的努力，需要探索广泛的磁系统。在这里，我们研究了通过Ni/Ru/Ni合成反铁磁体的超电流传输，其磁性能可能优于孤立的Ni层的想法。我们发现，作为Ni厚度的函数的超电流的衰减是非常缓慢的，与7.5 $\pm$ 0.8 nm的衰减长度。我们还表征了合成的反铁磁体的磁性作为Ni和Ru厚度的函数。
2021-09-28 cond-mat.supr-con
Long-Range Triplet Supercurrents Induced by Singlet Supercurrents Parallel to Magnetic Interfaces
采用自旋参数化Kleldysh-Usadel技术的扩散制度，我们表明，即使在低邻近限制，相当长的远程三重态超电流可以有效地产生自旋单重态超电流流动\textit{parallel}的界面均匀的双铁磁层与非共线交换场“{ \it独立}”的实际结的几何形状。三重态超电流被发现是最明显的铁磁条的厚度是不相等的。为了实验验证这一普遍现象，我们提出了一个可访问的和良好的控制结构，可以完全隔离的长程三重态效应。
2015-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin accumulation induced by a singlet supercurrent
我们证明了由无自旋单重态库珀对携带的超电流可以在约瑟夫森结的正常金属层间引起自旋积累。当在正常金属中激发非平衡自旋能量模式时，例如通过在铁磁电极之间施加温度梯度，就会发生这种现象。没有超导，自旋积累在约瑟夫森结中消失。利用超电流，产生空间反对称的自旋累积，其可以通过隧穿到极化检测器电极来测量。我们解释的物理起源的诱导自旋积累的单重态库珀对的流动引起的多普勒频移的综合效应，和自旋能量模式在正常的金属中激发。这一效应表明，即使在传统超导体中使用单重态库珀对，自旋控制也是可能的，这一发现可能为超导自旋电子学开辟新的前景。
2020-02-19 cond-mat.supr-con
Magnetic-field-orientation-dependent triplet supercurrents in Josephson junctions with symmetric and asymmetric exchange-spring interfaces
具有s波超导体（S）和多个铁磁（F）层的约瑟夫森结在存在磁不均匀自旋混合器界面的情况下携带自旋三重态超电流。在这里，我们报告的磁性约瑟夫森结交换弹簧和双交换弹簧（“自旋混合器”）的Co/Py接口。在Co/Py界面处，交换耦合相对于Py的磁各向异性是强的，并且因此，取决于外部磁场的方向和大小，在Py中形成非共线磁结构，从而产生用于单重态到三重态对转换的必要的磁不均匀性。我们通过Py检测到超电流，厚度超过10 nm，这是远远大于单重态对相干长度，这表明磁可调三重态超电流的传播。
2019-07-19 cond-mat.supr-con
The unusual distribution of spin-triplet supercurrents in disk-shaped Josephson junctions
本研究回顾了三种不同构型的横向圆盘形约瑟夫森结实验，发现无论三重态超流均被限制在器件边缘，揭示了其与三重态性质直接相关的超流分布特性。
2023-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Voltage-tunable spin supercurrent nonreciprocity reaching 100% efficiency
本研究利用超导体/铁磁体多层结构实现了电可调的非互易自旋超流，效率达100%，为量子技术提供新功能。
2025-08-05 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
