Josephson magnetic rotary valve
我们提出了一个约瑟夫森自旋阀的控制元件。它是一个复杂的约瑟夫森器件，在弱连接区包含铁磁（F）层，由两个区域组成，分别代表$0$和$π$约瑟夫森结。阀的状态由F层磁化矢量的相互取向定义，并且垂直于分离器件的$0$和$π$部分的界面。我们考虑可能的实施方式的控制元件通过在器件区域的一部分中引入薄的正常金属层。通过理论模拟研究了该阀的结构和工作特性，揭示了该阀具有控制简单、特征频率高、基本状态清晰等优点。
2014-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Phase-tunable colossal magneto-heat resistance in ferromagnetic Josephson thermal valves
我们提出了一个热阀的基础上的热输运和邻近诱导的交换分裂约瑟夫森隧道结之间的相互作用。我们表明，结热导强烈依赖于在超导体中诱导的交换场的相对对齐。在适当的温度和相位条件下，以及合适的铁磁体-超导体组合下，预计会出现高达10^7%的巨大磁热电阻比。此外，量子相位剪裁，固有的约瑟夫森耦合，提供了一个额外的自由度的热导控制。我们的预测的相位相干和自旋相关的调谐的热通量可以提供一个有用的工具，在纳米级的热管理。
2012-11-28 cond-mat.mes-hall 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
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
Phase Controllable Josephson Junctions for Cryogenic Memory
含有铁磁层的约瑟夫森结在低温存储器中的应用引起了人们的兴趣。在包含硬磁固定层和软自由层的结中，通过将两个铁磁层的相对取向从反平行改变为平行，结的基态相位差可以在0和π之间可控地切换。这种相位切换已被观察到在使用Ni固定层和NiFe自由层的结。我们提出了这样的结在低电感对称SQUID回路，简化分析相对于我们以前的工作相敏测量。我们确认了在多个器件中具有2.0 nm Ni固定层和1.25 nm NiFe自由层的结中的可控0 - π开关，并使用两种SQUID设计，扩展了允许相位控制的已知厚度的相图。
2018-08-08 cond-mat.supr-con
Josephson spin-valve realization in the magnetic nodal-line topological semimetal Fe$_3$GeTe$_2$
三维范德华铁磁体Fe $_3$ GeTe $_2$（FGT）被认为是磁拓扑节线半金属的候选者。本文研究了在三维FGT剥离薄片下两个3~ $μ$ m间距超导In引线之间的横向电子输运。在30~mK低温下，我们观察到约瑟夫森超导电流在磁场$B$的作用下，表现出不寻常的临界电流$I_c$抑制.总体$I_c(B)$模式相对于B征不对称。我们证明，不对称性是由磁场扫描方向定义的，因此对于相反的扫描，$I_c(B)$模式是严格反转的（如$B$到$-B$反转）。我们还观察到正常磁场中$I_c(B)$的最大值和最小值之间的相互作用，而平面内的快速非周期$I_c(B)$波动。这些效应对于同质超导体-铁磁体-超导体结是不可能的，而对于约瑟夫森自旋阀则是已知的。在FGT中实现约瑟夫森自旋阀的最可能的情况是费米弧表面态和铁磁FGT体的自旋极化的不对准，但我们也讨论了磁畴之间的自旋相关输运的可能影响。
2021-08-31 cond-mat.mes-hall 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
Quasiparticle conductance in Spin Valve Josephson Structures
本文研究了$S_1/F_1/N/F_2/S_2$形式的干净铁磁约瑟夫森结构中的准粒子电流，其中$S$、$F$和$N$分别表示超导层、铁磁层和正常层.我们的重点是作为偏置$V$的函数的电导$G$的结构上，强调的subgap区域。我们使用一个完全自洽的数值方法，耦合到一个传输矩阵的过程中提取$G(V)$。我们选择适当的材料参数实验实现钴铜铌结构。我们发现一个共振峰结构作为中间层厚度和$F$层之间的错位角$ϕ$的函数。为了理解这种共振结构，我们开发了一种近似分析方法。对于实验相关的厚度，电导有多个subgap峰值之间的低和临界偏置位置的位置振荡。这些振荡发生在$ϕ$和层厚度中。我们比较了我们的结果与自旋阀结构$(F_1/N/F_2/S_2)$，并讨论了我们的结果的自旋约瑟夫森器件的制造的影响。
2019-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
DC-operated Josephson junction arrays as a cryogenic on-chip microwave measurement platform
KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Université de Liège（列日大学）
本文展示直流偏置的约瑟夫森结阵列可发射C波段及更高频率信号，通过设计和测试揭示了控制射频源的关键因素，提出了一种全直流操作的低温芯片测量平台，可替代现有高频电路。
2024-12-23 cond-mat.supr-con
Experimental demonstration of a Josephson magnetic memory cell with a programmable π-junction
我们在实验上演示了约瑟夫森磁性随机存取存储器单元的操作，该单元由具有Nb电极的Ni_（80）Fe_（20）/Cu/Ni伪自旋阀约瑟夫森结和集成读出SQUID在完全平坦化的Nb制造工艺中构建。我们表明，自旋阀的平行和反平行的存储器状态可以映射到结平衡相位为零或π通过适当的选择的铁磁体的厚度，并且磁性约瑟夫森结可以写入到零结或π结状态通过施加约5 mT的写入场。这项工作是迈向超导高性能数字计算的可扩展，密集和节能的低温存储器的第一步。
2018-02-01 cond-mat.supr-con
Electrical drive of a Josephson junction array using a cryogenic BiCMOS pulse generator
Braunschweig University of Technology（不伦瑞克工业大学）；Physikalisch-Technische Bundesanstalt（德国联邦物理技术研究院）；Supracon AG（Supracon股份公司）
本研究通过低温BiCMOS芯片与约瑟夫森结阵列结合，实现了30 Gb/s高速数据传输，为量子电压计量和信息系统的低噪声信号生成提供新方案。
2026-09-17 cond-mat.supr-con quant-ph
Fluxoid valve effect in full-shell nanowire Josephson junctions
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）
本文提出由两根半径可不同的全壳纳米线构成的 Josephson 结，利用两侧磁通量子数匹配或失配实现磁场与栅压可控的超电流通断，并分析其品质因数及 Majorana 零模作用。
2025-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson diode and spin-valve effects on the surface of altermagnet CrSb
Institute of Solid State Physics of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院固体物理研究所）；V.L. Ginzburg Research Centre for High-Temperature Superconductivity and Quantum Materials, P.N. Lebedev Physical Institute of RAS（俄罗斯科学院列别杰夫物理研究所V.L.金兹堡高温超导与量子材料研究中心）
研究通过实验探讨了In-CrSb和In-CrSb-In近邻器件中的电荷输运，揭示了Josephson spin valve和Josephson diode效应的特性，主要贡献是解释了这些现象是CrSb中自旋极化拓扑表面态和体态自旋分裂的共同作用结果。
2026-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
0-$π$ transition driven by magnetic proximity effect in a Josephson junction
We theoretically study the Josephson effect in a superconductor/normal metal/superconductor ({ \it S}/{ \it N}/{ \it S}) Josephson junction composed of $s$ -wave { \it S}s with { \it N} which is sandwiched by two ferromagnetic insulators ({ \it F}s), forming a spin valve, in the vertical direction of the junction. We show that the 0- $π$ transition of the Josephson critical current occurs with increasing the thickness of { \it N} along the junction. This transition is due to the magnetic proximity effect (MPE) which induces ferromagnetic magnetization in the { \it N}. Moreover, we find that, e…
2014-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetic Josephson Junctions with Superconducting Interlayer for Cryogenic Memory
我们研究磁约瑟夫森结（MJJ）-一种具有铁磁势垒的超导器件，用于可扩展的高密度低温存储器，与节能的单通量量子（SFQ）电路兼容。对超导体-绝缘体-超导体-铁磁-超导体（SIS'FS）MJJ进行了实验和理论分析。我们发现，SIS的FS结的性质分为两个不同的类的S'层的厚度的基础上。我们使用HYPRES和ISSP制造工艺的组合的共处理方法来制造Nb-Al/AlOx-Nb-PdFe-Nb SIS的FS MJJ。具有薄超导S '层的所得SIS'FS结构基本上受铁磁层整体的影响。我们制造这些类型的结，以达到与用于超导SFQ电子器件的传统SIS结的器件兼容性，以确保基于MJJ的电路和基于SIS JJ的超快数字SFQ电路的无缝集成。我们报告的MJJ的实验结果，证明其适用于超导存储器和数字电路。这些MJJ表现出的IcRn产物仅比在相同制造中共同产生的常规SIS结的IcRn产物低约30%。这些SIS的FS结构的解析计算与实验符合得很好。讨论了MJJ器件在存储器和可编程逻辑电路中的应用。
2012-12-04 cond-mat.supr-con
The physics of superconductor-ferromagnet hybrid structures
Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；HSE University（高等经济学院）；Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics, Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学索别利钦核物理研究所）；Technical University of Moldova（摩尔多瓦技术大学）
综述超导-铁磁体混合结构中近邻效应、自旋阀效应及超导记忆元件设计等核心问题与最新进展。
2026-03-18 cond-mat.supr-con
Spin-Singlet and Spin-Triplet Josephson Junctions for Cryogenic Memory
Michigan State University（密歇根州立大学）；Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）
针对超导计算缺乏兼容低功耗高密度存储的问题，对比了基于铁磁层约瑟夫森结的自旋单态与自旋三重态两类低温存储器件的结构、性能及制造适配性差异。
2019-10-02 cond-mat.supr-con
Josephson Junction Field-effect Transistors for Boolean Logic Cryogenic Applications
约瑟夫森结场效应晶体管（JJ-FET）与金属氧化物半导体场效应晶体管共享设计相似性，除了源极/漏极接触由超导体代替。类似地，由于邻近效应而产生的超电流可以通过栅极电压来调节。在这项研究中，我们研究的可行性JJ-FET为基础的布尔逻辑和存储元件的低温计算，在新材料和制造技术的最新进展。使用二维弹道输运JJ-FET模型，我们实现了JJ-FET逻辑门的电路级模拟，并讨论了实现信号恢复的标准，以及扇出。我们表明，结型场效应晶体管是一个很有前途的候选人非常低功耗，时钟电压电平动态逻辑在低温温度。
2019-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Superconducting spin valves controlled by spiral re-orientation in B20-family magnets
我们提出了一个超导自旋三重态阀，它由超导体和巡回磁性材料，与磁铁显示出一个内在的非共线秩序的波矢量，可以在几个等价的优先方向排列的控制下，一个弱的外部磁场。重新定向的螺旋方向允许一个可控地修改远程自旋三重态超导相关性，导致自旋阀切换行为。我们的研究结果表明，自旋阀效应可能是值得注意的。这种双层可以用作低温纳米电子学的磁存储元件。与先前提出的超导自旋阀相比，它具有以下优点：（i）它仅包含一个磁性层，这可以更容易地制造和控制，（ii）它的基态被势垒分开，这解决了存储元件的寻址开关的“半选择”问题。
2017-10-23 cond-mat.supr-con
Large Tunable Thermoelectric Effects in Superconducting Spin Valves with Commercially Available Materials
本文实验与理论研究市售材料制成的全外延F/S/F结，实现约100 μV/K的Seebeck系数及平行/反平行磁态间超过一个数量级的热电信号切换。
2025-09-02 cond-mat.supr-con
The role of canting and depleted-triplet minima in superconducting spin valve structures
重新审视了三层和五层自旋阀结构，以确定当磁性层以任意角度倾斜时的对关联和约瑟夫森电流的行为。这两个系统在中心磁性层显示出明显不同的行为。虽然三层产生的三重态分量是微弱的倾斜的影响，五层调谐单重态对相关性严重依赖于倾斜。我们还表明，耗尽$m=\pm1$三重态组件，而不是$0-π$过渡的最小值，可以观察到在当前配置文件$I_c(d_F)$的三层自旋阀。耗尽三重态最小值（DTM）是直接归因于随着中心铁磁体厚度的增加，$m=\pm1$三重态相关性降低，伴随着隐藏的，同时从左和右超导体贡献的Gor'kov函数的符号变化。我们介绍了一个玩具模型超导磁邻近系统，以更好地照亮的行为的各个组件的Gor'kov函数和比较完整的数值计算。
2018-02-22 cond-mat.supr-con
A superconducting absolute spin valve
具有自旋分裂激发谱的超导体在隧道结中表现为理想的铁磁自旋注入器。理论预测，两个自旋分裂超导体的组合具有独立可调的磁化强度，可以用作理想的$absolute$自旋阀。在这里，我们报告的第一个开关超导自旋阀的基础上，两个EuS/Al双层耦合通过氧化铝隧道势垒。自旋阀显示了EuS层的平行和反平行配置之间的相对电阻变化高达900%，这表明通过结的高度自旋极化电流。我们的装置可能是关键的实现热电辐射探测器，逻辑元件的存储单元在低温超导计算机和超导自旋电子学一般。
2018-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electrically-controlled hybrid superconductor-ferromagnet cell for high density cryogenic memory
本文提出并验证了一种SISFS电控混合超导-铁磁体单元，利用电流改变铁磁层磁化状态以调控约瑟夫森结临界电流的磁场调制特性，从而实现与单磁通量子电子学兼容的高密度低温存储。
2023-07-04 cond-mat.supr-con
Proximity Induced Vortices and Long-Range Triplet Supercurrents in Ferromagnetic Josephson Junctions and Spin Valves
利用Keldysh方法研究了几种扩散铁磁体/超导体结构中的超电流输运。我们分离出偶数和奇数频率分量，并确定相对贡献的单重态和三重态通道。我们首先考虑由均匀SFFS结构和三层SFFFS结构组成的一维约瑟夫森结构。我们的研究结果表明，SC垂直于FF界面流动，将锥形纹理产生的最有效的方式来观察的签名的远程SC。我们还考虑了三种不同类型的有限大小的二维结构进行施加磁场：一个统一的SFS结，和两个SFFS配置与不同的FF双层安排。在一种情况下，FF界面与SF界面平行，而在另一种情况下，FF结垂直于SF界面取向。对于均匀的SFS结，我们解析推导出的磁场感应SC和对电位，提供洞察的临界SC和邻近涡的变化。我们广泛的计算表明，诱导的长程SC可以深入渗透到均匀的FF双层时，单线态SC平行于FF界面流动，这是在形成鲜明对比的配置，SC垂直于FF界面流动。我们查明的起源诱导的三重态和单重态的相关性，通过分解的总SC的空间配置文件。我们发现，当F带的厚度不相等时，与平行于FF界面流动的SC相关联的长程SC的穿透更加明显。最后，我们表明，相应的实验可访问SFFN自旋阀提供了一个有效的平台，预测的长程效应可以有效地产生和探测。
2015-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
A cryogenic memory element based on an anomalous Josephson junction
提出基于横向铁磁约瑟夫森结的非易失性低温存储元件，利用磁电效应实现电流脉冲切换磁化方向，并研究了热噪声影响、切换参数及非破坏性读出与电压门控保护方案。
2025-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous proximity effect in spin-valve SFF structures
本文研究了F膜非共线磁化的SFF结构（S-超导体，F铁磁金属），其中F膜具有任意的FF界面透明性。我们表明，在SF和FF接口，表现出自己的自旋三重态的相关性在F层的磁化矢量之间的取向差角的异常依赖性的相位滑移的存在。我们将讨论如何在约瑟夫森$π$结的实验中观察到这些效果。
2011-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Electromagnetic proximity effect controlled by spin-triplet correlations in superconducting spin-valve structures
在磁矩非共线织构的存在下，超导自旋阀结构中的自旋-三重态关联强烈地增强了电磁邻近效应，即. e.从铁磁体（F）到超导层（S）的磁场的长距离泄漏。根据Usadel和Eilenberger的理论，分别研究了脏极限和净极限。我们的研究结果提出了一个自然的解释，令人费解的增强自发磁场诱导的非共线磁结构所观察到的μ子自旋旋转技术在一个广泛的类分层S/F系统。我们证明了电磁邻近效应使超导电极被铁磁层覆盖的约瑟夫森结中临界电流的夫琅和费依赖性随外磁场的变化发生了变化。这为测量超导体中感应的自发磁场的大小和方向提供了另一种方法。我们还论证了F $_1$ /S/F $_2$结构中磁态的长程超导控制的可能性。
2019-08-16 cond-mat.supr-con
Critical Current Oscillations of Josephson Junctions Containing PdFe Nanomagnets
具有铁磁层的约瑟夫森结是一类新型低温存储器件中的重要元件。一种类型的存储器器件包含具有一个“硬”磁层和一个“软”层的自旋阀。为了实现低切换场，软层具有低磁化和低磁晶各向异性是有利的。满足这些标准的一类候选材料是具有低Fe浓度的Pd $_{1-x}$ Fe $_{x}$合金系统。我们目前的研究微米级的椭圆形约瑟夫森结包含Pd $_{97}$ Fe $_{3}$层的厚度变化。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模式。从Fraunhofer图案中提取的临界电流的最大值作为铁磁屏障厚度的函数振荡，指示在零值和$π$值之间跨越结的相位差的转变。
2016-09-05 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
A system for fast time-resolved measurements of c-axis quasiparticle conductivity in intrinsic Josephson junctions of 2212-BSCCO
本文介绍了一种用于测量2212-BSCCO台面结构四点IV特性的宽带低温放大器测量系统。我们目前的测量表明自加热的重要性，在50纳秒的时间尺度。这种加热可能在许多以前发表的测量中非常重要，其中报告的非线性IV特性已被用于导出超导能隙。
2002-03-26 cond-mat.supr-con
Spin-transfer torque switching in nanopillar superconducting-magnetic hybrid Josephson junctions
超导和磁性材料的组合，以创建新的超导器件的动机是约瑟夫森临界电流（ICS）振荡作为磁层厚度的函数的发现和演示的设备与可切换的临界电流。然而，没有一个混合器件显示出任何自旋电子效应，例如自旋转移矩，其目前用于室温磁性器件，包括自旋转移矩随机存取存储器和自旋矩纳米振荡器。我们已经开发了纳米柱约瑟夫森结的最小特征尺寸为50 nm和磁势垒表现出磁赝自旋阀行为在4 K。这些器件允许电流感应磁化切换，导致20倍的变化，在ICS。电流诱导的磁开关与室温磁性器件的自旋转移矩模型是一致的。我们的工作表明，结合超导和自旋电子功能的设备显示出纳米级，非易失性，低温存储器技术的发展前景。
2014-10-16 cond-mat.supr-con
Preserving the Josephson Coupling of Twisted Cuprate Junctions via Tailored Silicon Nitride Circuits Boards
Leibniz Institute for Solid State and Materials Research Dresden (IFW Dresden)（德累斯顿固体和材料研究莱布尼茨研究所）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；University of Naples Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）
本文提出了一种通过定制硅氮化物电路板制备高质量扭曲BSCCO约瑟夫森结的方法，实现了可重复的超导异质结构制备。
2025-11-20 cond-mat.supr-con
Thermal analysis of Josephson junctions array in cryocooler
复杂的低温仍然是量子电压标准的传播的一个强有力的限制，而无低温操作则对约瑟夫森标准特别感兴趣。无氦制冷的主要困难与芯片热化有关。我们测试了不同的解决方案和芯片与冷却表面之间的界面材料，以改善热传导。一些结被选择作为耗散电功率的元件，而另一些结被用作片上温度传感器。芯片和铜支撑之间的铟箔被证明提供了一个良好的热界面，适用于可编程电压标准操作。然而，通过在顶部热接触芯片可以进一步增加热传导。最后，在真空热接触的一般物理约束进行了分析，在低温下的热界面的已知属性。
2017-08-30 cond-mat.supr-con physics.ins-det
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
Twisted cuprate van der Waals heterostructures with controlled Josephson coupling
本研究通过低温干法转移制备扭转铜氧化物vdW异质结构约瑟夫森结，发现低扭转角下临界电流最大，45°时因d波序参量失配而降低两个数量级。
2024-02-11 cond-mat.supr-con
A Voltage-Controlled Josephson Frequency Comb
NEST, Istituto Nanoscienze-CNR and Scuola Normale Superiore（纳米科学研究所-意大利国家研究委员会及比萨高等师范学院）
研究提出基于约瑟夫森场效应晶体管的频率梳发生器，通过静电控制调节相关参数，可直接电控制梳齿特性，在1 - 10 GHz范围实现连续频率覆盖，与更高临界温度超导体兼容，有望成为低温量子信息和传感应用的微波源。
2026-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
RF assisted switching in magnetic Josephson junctions
我们测试了外部射频场对磁约瑟夫森结（MJJ）开关过程的影响，该结适合实现与单通量量子逻辑兼容的快速、可扩展的低温存储器。我们表明，微波和磁场脉冲的组合应用可以提高器件的性能，增加对应于逻辑“0”和“1”的临界电流电平之间的分离。使用最佳参数集，电流电平分离的增强可以高达80%。我们表明，外部RF场可以被用作一个额外的工具来操纵的存储器状态，我们预计，这种方法可能会导致选择MJJ的新方法的发展和操纵它们的状态在存储器阵列中的各种应用。
2018-03-28 cond-mat.supr-con
In-situ electro-optic sampling of microwave signals under cryogenic conditions and for superconducting applications
本文提出可在低温芯片任意位置测量微波信号的原位电光采样装置，结合 JAWS 实现量子溯源，并表征低温光电二极管、超导传输线及相关反射。
2025-09-02 cond-mat.supr-con physics.optics quant-ph
Polarization Controlled Supercurrent in Ferroelectric Josephson Junction
Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学开利纳米科学研究所）；Department of Quantum Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学量子纳米科学系）；WPI-AIMR & IMR & CSIS, Tohoku University（东北大学世界顶尖科学家研究中心、材料科学高等研究院及化学系统信息学中心）；Kavli Institute for Theoretical Sciences, University of the Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学理论科学研究所）
研究通过铁电约瑟夫森结调控超电流，利用非对称电介质屏障实现极化反转对临界电流的显著影响，提出非易失性开关方法，适用于低温存储和逻辑应用。
2025-11-11 cond-mat.supr-con
Nonlinear Dynamics in a Magnetic Josephson Junction
我们从理论上考虑由具有强自旋-轨道相互作用的铁磁间隔层或磁自旋阀形成的约瑟夫森结，即，具有一个静态层和一个自由层的双层。电子自旋输运促进了磁矩和电荷电流之间的非线性动力学耦合，其中包括正常和超流分量。通过唯象地添加反应和耗散的相互作用（由结构和Onsager对称性指导），我们构建了磁转矩和电荷泵，其微观起源也进行了讨论。我们的耦合非线性系统的稳定性分析产生了丰富的相图不动点，极限环，和准周期状态。我们的研究结果减少到已知的相图电流偏置的约瑟夫森结，一方面，和自旋扭矩驱动的磁性薄膜，另一方面，在没有耦合之间的磁性和超导序参量。
2011-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Phase-dependent heat transport through magnetic Josephson tunnel junctions
本文详细研究了含自旋过滤（I $_{sf}$）隧穿势垒的超导-铁磁体（S-F）约瑟夫森结的相干热输运。利用准经典Keldysh Green函数方法，导出了S/F/I $_{sf}$ /F/S结中热流的一般表达式，并分析了自旋过滤效率、超导体之间的相位差和铁磁层的磁化方向对热导的影响.在非共线磁化的情况下，我们明确显示的超导凝聚体的单线态和三线态分量的热流产生的贡献。我们还证明了在适当的条件下，自旋过滤效应可以提高S/F/I $_{sf}$ /F/S热阀的磁热电阻比。
2013-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson junction microwave modulators for qubit control
我们展示了基于约瑟夫森结的双平衡混频器和移相器电路，工作在6-10 GHz，并集成这些组件来实现单片幅度/相位矢量调制器和正交混频器。这些器件由通量信号驱动，不消耗芯片上的功率，输入饱和功率超过1 nW，并为超导量子位的集成控制提供低温微波调制解决方案。
2017-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Universal route towards field-free electrically polarity-reversible Josephson diode
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
本文提出了一种无需磁场的 Josephson 二极管，通过磁隧道屏障的微磁结构调控实现高效率和高频操作。
2026-08-07 cond-mat.supr-con
Field-Resilient Supercurrent Diode in a Multiferroic Josephson Junction
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；Nanjing University of Posts and Telecommunications（南京邮电大学）；University of Houston（休斯顿大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
该研究在多铁性 Josephson 结中实现超电流二极管，证明其在零场及超出工业标准的宽双极磁场下仍可整流，并指出自旋-轨道耦合与多铁性的协同作用是场弹性来源。
2024-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Voltage control of superconducting exchange interaction and anomalous Josephson effect
异质结构中磁交换相互作用的控制是基本的兴趣，并且具有在依赖于量子效应的基于自旋的应用中使用的潜力。我们在这里表明，交换相互作用的自旋阀，决定是否铁磁或反铁磁配置是有利的，可以通过电压控制的符号。这是由于非平衡准粒子分布和自旋极化库珀对的存在之间的相互作用而发生的。此外，我们表明，电压诱导的分布控制的异常超导发生在磁性约瑟夫森结，避免了具有挑战性的任务，操纵系统的磁纹理。这表明，超导自旋电子学中的两个关键现象，磁交换相互作用和产生反常约瑟夫森效应的相移，可以用电来控制。我们的研究结果是相关的自旋为基础的超导设备，在实践中最有可能精确地操作的非平衡效应。
2019-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Single Quasiparticle Trapping in Aluminum Nanobridge Josephson Junctions
我们提出了微波测量的高品质因数超导谐振器，包括两个铝纳米桥约瑟夫森结在一个环并联的片上电容器。被捕获的准粒子（QP）移动共振频率，使我们能够探测被捕获的QP数和能量分布，并量化它们的寿命。我们发现，被困的QP人口服从吉布斯分布高于75 mK，与非泊松捕获统计。我们的研究结果是在定量协议与Andreev束缚态模型的运输，并展示了一个实用的方法来量化芯片上的QP人口和验证缓解策略在低温环境中。
2013-10-25 cond-mat.mes-hall 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
Resonantly phase-matched Josephson junction traveling wave parametric amplifier
本文提出了一种克服约瑟夫森结行波参量放大器相位失配的方法，以获得宽带高增益。使用“谐振相位匹配”，我们设计了一个紧凑的超导器件，包括一个传输线与亚波长谐振夹杂物，同时实现了20 dB的增益，3 GHz的瞬时带宽，和-98 dBm的饱和功率。这种放大器非常适合低温宽带微波测量，例如基于超导，半导体或纳米机械元件以及传统天文探测器的量子相干电路的多路复用读出。
2014-06-09 cond-mat.supr-con quant-ph
Josephson photodetectors via temperature-to-phase conversion
从理论上研究了基于超导体-正常金属-超导体（SNS）介观约瑟夫森结的直流超导量子干涉仪中的温度-相位转换（TPC）过程。特别是，我们预测的温度驱动的干涉仪中的相位梯度的重排通量量子化和超导守恒的固定约束下。这允许针对合适的结构参数和温度跨结的相当大的相位变化。我们表明，TPC可以是敏感的单光子传感器或测辐射热计的基础。我们提出了一种辐射探测器实现与传统的材料和国家的最先进的纳米纤维技术。与超导量子干涉邻近晶体管（SQUIPT）集成作为读出装置，铝（Al）基TPC量热计可以在10 GHz $\cdots$ 10 THz频率范围内提供大的信噪比（S/N）$>100$，并且对于低于50 mK的THz光子具有大于$10^2$的分辨能力。在测热操作中，$\sim10^{-22}$ ~W $/\sqrt{\text{Hz}}$的电NEP预计为50 mK。该装置可以作为在千兆赫和太赫兹范围内工作的低温单光子传感器，并应用于暗物质搜索。
2018-05-18 cond-mat.supr-con
Hysteresis and chaos in anomalous Josephson junctions without capacitance
研究无电容 $\phi_0$ S/F/S Josephson 结，揭示电流诱发的铁磁层磁化动力学可导致混沌、迟滞和多支电流–电压特性，并实现抗热噪声的脉冲电压状态切换。
2024-09-10 cond-mat.supr-con
Josephson vortex-based memory
本研究实现了以约瑟夫森涡旋数量编码状态的超导存储器，通过共面谐振器集成和远低于临界电流的微波激励实现节能非破坏性控制，为可扩展低温兼容超导存储器提供了路径。
2023-08-19 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Antiferromagnetic THz-frequency Josephson-like Oscillator Driven by Spin Current
紧凑和可调谐的室温相干太赫兹频率信号源的发展将为许多新的应用开辟一条道路。现有的基于超导体约瑟夫森结（JJ）、自由电子激光和量子级联的太赫兹频率产生方法需要低温或/和复杂的设置，从而阻碍了这些装置的小型化和广泛使用。我们从理论上证明，双层的重金属（Pt）和双轴反铁磁（AFM）电介质（NiO）可以是一个源的相干太赫兹信号。流动的直流电流驱动的Pt层和沿硬AFM各向异性轴极化的自旋电流激发在AFM中的磁化亚晶格的时间进动的不均匀，由于弱的易平面AFM各向异性的存在。随着Pt层中的驱动电流从$10^8\text{A}/\text{cm}^2$到$10^9\text{A}/\text{cm}^2$，AFM振荡的频率在0.1-2.0 THz的范围内变化。来自AFM的振幅超过1 V/cm的太赫兹频率信号由Pt中的逆自旋霍尔效应拾取。室温AFM太赫兹频率振荡器的操作类似于低温JJ振荡器的操作，其中易平面磁各向异性的能量起约瑟夫森能量的作用。
2016-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Electric field enhancement of the superconducting spin-valve effect via strain-transfer across a ferromagnetic/ferroelectric interface
本研究通过压电衬底应变传递实现电场控制超导自旋阀效应，增强磁化与临界温度切换，推动无磁场超导自旋电子器件发展。
2024-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Switching current distributions in ferromagnetic anomalous Josephson junctions
本研究通过分析铁磁反常约瑟夫森结在偏置电流下的开关电流分布，发现其与自旋轨道耦合及吉尔伯特阻尼参数相关，可用于实验测量参数，并促进量子计算应用。
2023-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
