Proximity and Josephson effects in superconducting hybrid structures
第一章：薄SN双层中的超导性。第二章：SF系统中的邻近效应。第三章：SFS结中的约瑟夫森效应。第四章：d波约瑟夫森结中节状准粒子引起的退相干。
2003-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonlinear features of the superconductor--ferromagnet--superconductor $φ_0$ Josephson junction in ferromagnetic resonance region
我们证明了在铁磁共振区的$φ_0$约瑟夫森结的磁动力学和IV-特性的非线性特征的表现。我们表明，在小的系统参数值，即阻尼，自旋-轨道相互作用，约瑟夫森磁能比，磁动力学减少到标量Duffing振荡器的动态，驱动约瑟夫森振荡。阐明了在谐振区增加超导电流的作用。移位的铁磁共振频率和反转的阻尼依赖性，由于非线性证明了完整的Landau-Lifshitz-Gilbert-Josephson系统的方程，并在其不同的近似。最后，我们证明了负微分电阻的IV-特性，其相关性与折叠效应。
2022-10-01 cond-mat.supr-con
Theoretical study of the Josephson current through a junction including ferromagnetic insulator
本文从理论上研究了含有铁磁绝缘层的约瑟夫森结的特性。计算出的电流显示出异常依赖于在界面处的交换相互作用的大小。随着交换作用的增加，约瑟夫森结由0结变为$π$结.
1997-10-15 cond-mat.supr-con
Unusual Superconducting Proximity Effect in Magnetically Doped Topological Josephson Junctions
研究了磁掺杂拓扑绝缘体（TI）拓扑约瑟夫森结的输运性质。Nb/Fe-Bi $_2$ Te $_2$ Se/Nb结的电导谱在低于1 K的温度下显示出一个不寻常的三叉形零偏压电导峰，峰宽为$\sim$ 6 $μ$ V，三叉峰的中心峰代表直流约瑟夫森电流，侧峰可能反映了非常规的库珀对.此外，临界电流与温度成反比，这也可能反映了非常规邻近效应的存在。此外，微波辐射导致电导谱从峰值结构急剧变化为振荡结构，这是交流约瑟夫森超电流的标志。高功率射频辐照下交流约瑟夫森效应的电流-相位关系为4 $π$周期。结果表明，基于磁掺杂的3D TI的结可以实现非常规的库珀配对，从而能够获得马约拉纳束缚态和非常规超导的基本物理。
2020-02-12 cond-mat.supr-con
Long-range spin-triplet proximity effect in Josephson junctions with multilayered ferromagnets
本文研究了SF '（AF）F'S和SF'（F）F'S平面结中的邻近效应，其中S是干净的常规（s波）超导体，而F'和中间层是干净的或中等扩散的铁磁体。中间层由两个相等的铁磁体组成，其具有与相邻F'层中的磁化不共线的反平行（AF）或平行（F）磁化。我们使用完全自洽的数值解的Eilenberger方程计算超导对的振幅和约瑟夫森电流为任意厚度的铁磁层和面内磁化之间的角度。对于铁磁体中的中度无序，AF和F结构的三重态邻近效应实际上是相同的，就像脏极限一样。对于$d'\approx\hbar v_F/2h'$，三重态约瑟夫森电流占主导地位，其中$d'$是F'层厚度，$h'$是交换能。我们的结果与最近的实验观察定性一致[T. S. Khaire，M. A. Khasawneh，W. P. Pratt和N. O. Birge，Phys. Rev. Lett. \textbf{104}，137002（2010）]。
2010-07-17 cond-mat.supr-con
Giant Triplet Proximity Effect in $π$-biased Josephson Junctions with Spin-Orbit Coupling
在扩散约瑟夫森结中，超导体之间的相位差$ϕ$强烈地影响着分离它们的层的光谱特征。直到最近才有实验报道了对均匀小间隙及其相位调制的观测，证明了与迄今为止的理论预测一致--在$ϕ=π$处消失的小间隙。值得注意的是，我们发现，在存在固有的自旋-轨道耦合的一个巨大的邻近效应，由于自旋三重态库珀对可以在$ϕ=π$开发，在完全相反的抑制邻近效应没有自旋-轨道耦合。在这里，我们报告了这种效果的数值和分析相结合的研究，证明其存在完全基于对称性参数，这使得它独立于实验中使用的具体参数。我们表明，三重态的光谱签名是存在于整个铁磁层。我们的发现为人工创造、控制和分离自旋三重态超导性提供了一种新的方法。
2015-06-19 cond-mat.supr-con
Theory of the Josephson effect in superconductor / ferromagnet / superconductor junctions
为了揭示交换相互作用对约瑟夫森效应的影响，研究了非常规超导体/铁磁体/非常规超导体结中的直流约瑟夫森电流。当两个超导体具有d波对称性时，随着交换相互作用的增加，约瑟夫森电流被大大抑制。另一方面，当两个超导体具有不同的宇称时，如s波和p波时，由于自旋空间SU（2）对称性的破坏，交换相互作用增加，约瑟夫森电流增加。
1999-03-09 cond-mat.supr-con
Proximity and Josephson effects in superconductor - antiferromagnetic Nb / γ-Fe50Mn50 heterostructures
我们研究了超导反铁磁双层膜中的邻近效应，并报道了第一个三层S/AF/S约瑟夫森结的制备和测量。无序的f.c.c.采用γ-Fe50Mn50合金作为AF，S为Nb。测量微米和亚微米尺度的结，并且$J_C (d_AF)$的缩放在AF中给出2.4 nm的相干长度，其与由于双层样品中$T_C$的抑制而导致的相干长度相关。FeMn的扩散常数为1.7 \times 10 $^{-4}$ m $^2$ s $^-1$，并得到了费米能级的态密度。交换偏置FeMn/Co双层证实了在该厚度范围内FeMn的AF性质。
2003-09-12 cond-mat.supr-con
Signature of the long range triplet proximity effect in the density of states
研究了长程自旋三重态邻近效应对平面SF 1F 2S约瑟夫森结中态密度的影响。该结由两个具有透明界面的金属单畴铁磁体（F1和F2）连接而成。我们确定的F层中的电子DOS和约瑟夫森电流的任意取向的磁化使用Eilenberger方程的解决方案，在清洁的限制，并为一个温和的无序铁磁体。我们发现，在具有正交磁化方向的高度非对称双层铁磁约瑟夫森结中，可以产生充分发展的长程邻近效应。这种效应表现为DOS的增强，以及约瑟夫森电流-相位关系中占主导地位的二次谐波。铁磁体中的DOS随磁化之间的角度的显著变化是通过隧道光谱实验观察到的。这可以提供一个明确的签名的远程自旋三重态邻近效应。
2011-12-19 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
Analytically determined topological phase diagram of the proximity-induced gap in diffusive n-terminal Josephson junctions
最近，多端约瑟夫森结被提出作为人工模拟拓扑物质的一种途径，其显着优势是其性质可以通过超导相位差来控制，从而在4端几何结构中产生外尔点。一个关键的目标是准确地确定系统何时作为系统中相位差的函数从带隙状态过渡到非带隙状态，后者有效地扮演了常规拓扑物质中准粒子动量的角色。在这里，我们确定的邻近间隙相图的扩散n-终端约瑟夫森结，无论是数值和分析，通过确定一类解决方案的Usadel方程在零能量的完全邻近效应制度。我们提出了一个分析方程，它提供了一个任意数量的终端n的相图。在简要地证明了分析方法的有效性，在以前研究的2-和3-终端的情况下，我们专注于4-终端的情况下，并绘制出的制度，在系统中的电子激发的缺口和非缺口，分别证明在这种情况下，也完全一致的分析和数值方法之间。
2017-01-31 cond-mat.supr-con
Odd-frequency Pairs and Josephson Current through a Strong Ferromagnet
本文用递归格林函数方法研究了超导体/扩散铁磁体/超导体结中的约瑟夫森电流。当铁磁体中的交换势与超导体中的对势相比足够大时，约瑟夫森电流的系综平均值远小于其介观涨落。当交换势非常大时，约瑟夫森电流消失，铁磁体是半金属的。结界面处的自旋翻转散射极大地改变了约瑟夫森电流的特征行为。除了自旋单重态库珀对之外，等自旋三重态对渗透到半金属中。这样的等自旋对具有一种不寻常的对称性，称为奇频对称，并携带约瑟夫森电流通过半金属。奇频率对穿透到半金属中增强了低能准粒子态密度，这可以通过扫描隧道光谱实验检测到。我们还将表明，奇数频率对在半金属引起的临界约瑟夫森电流的非单调温度依赖性。
2007-12-03 cond-mat.supr-con
Josephson and proximity effects on the surface of a topological insulator
我们研究了超导体和铁磁体沉积在拓扑绝缘体表面上的约瑟夫森效应和邻近效应。超导区域由传统的BCS哈密顿量描述，而不是超导狄拉克哈密顿量。假设连接接口是脏的。我们得到了拓扑绝缘体上的约瑟夫森电流和邻近诱导反常格林函数的解析表达式。讨论了约瑟夫森效应与结长、温度、化学势和磁化强度的关系。它还表明，邻近诱导的配对的拓扑绝缘体的表面上，包括偶数和奇数频率的三重态配对以及传统的s波之一。
2012-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
The Current-Phase Relation of Ferromagnetic Josephson Junction Between Triplet Superconductors
研究了由自旋三重态超导体（T）、弱铁磁金属（F）和铁磁绝缘界面组成的$\rm{T_1 F T_2}$结的约瑟夫森效应。考虑两种类型的三重态序参量; $(k_x +ik_y)\hat{z}$和$k_x \hat{x}+k_y\hat{y}$。我们计算的弹道极限的电流密度，通过使用广义准经典的形式主义发展到考虑到多层铁磁结的干扰效应。详细讨论了超导体d矢量的取向和铁磁隧穿势垒的磁化强度对电流-相位关系的影响。导出了反常约瑟夫森效应的一般条件。
2017-08-31 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
Proximity Effect and Josephson Coupling in the SO(5) Theory of High-Tc Superconductivity
本文用最近发展的高温超导SO（5）有效理论研究了超导/反铁磁/超导（S-A-S）三明治结构中的邻近效应耦合。我们发现，对于窄结，A区的行为类似于强超导体，并且存在一个临界结厚度，它取决于有效SO（5）耦合常数和结两端的相位差，在该临界结厚度处，A区经历Freedericksz型转变，成为介于超导体和反铁磁体之间的状态。对于厚结，电流-相位关系是正弦的，如在标准S-N-S和S-I-S结中，但对于薄结，它在Freedericksz点处显示斜率的急剧突变。
1997-07-03 cond-mat.supr-con
Proximity-induced minimum radius of superconducting thin rings closed by the Josephson 0 or pi junction
超导性被证明是完全破坏薄介观或纳米级环封闭的结与一个明显的界面对断裂和/或约瑟夫森耦合，如果一个环的半径r是小于最小半径r_min。数量r_min取决于跨结的相位差，或控制的相位差的磁通偏置环上的磁通量。它还取决于约瑟夫森和界面有效耦合常数，特别是取决于环是由0结还是π结闭合。当环的半径对于一些相位差值超过r_min或稍微超过其最大值时，电流-相位关系被实质上修改。修正后的临界温度Tc以及Tc附近随温度变化的超导电流都是环半径和磁通量的函数。
2017-01-03 cond-mat.supr-con
Proximity Induced Josephson-Quasiparticle Process in a Single Electron Transistor
我们在超导-正常金属-超导单电子晶体管中进行了第一次实验，其中有一个额外的超导带部分重叠在正常金属岛上，金属与金属接触良好。超导邻近效应在准粒子阈值以下产生电流峰值。我们解释这些峰值的约瑟夫森准粒子过程，并讨论它们与邻近诱导的能隙在正常的金属岛。
1998-11-02 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
Magnetometry with low resistance proximity Josephson junction
我们描述了一种基于Nb-Cu-Nb SNS弱连接的超导量子干涉邻近晶体管（Nb-SQUIPT）。的Nb-SQUIPT和SNS设备制造同时在两个单独的光刻和沉积步骤，依赖于Ar离子清洗的Nb接触表面。Nb-Cu界面的质量的特征在于通过测量SNS结的温度依赖的平衡临界超电流。在Nb-SQUIPT器件中，我们观察到在偏置电压的子带隙区域中的最大磁通-电流传递函数值约为55 nA/Φ_0。这导致功率耗散抑制到几fW。该器件可以实现低耗散SQUIPT，与基于Al-Cu-Al SNS结和Al隧道探针（Al-SQUIPT）的传统器件相比，提高了两个数量级。
2017-10-04 cond-mat.supr-con
Magnetoanisotropic Josephson effect due to interfacial spin-orbit fields in superconductor/ferromagnet/superconductor junctions
通过求解实际异质结的Bogoljubov-de Gennes方程和应用Furusaki-Tsukada技术计算有限温度下的电流，从理论上研究了超导体/铁磁体/超导体（S/F/S）约瑟夫森结中的界面Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合效应（考虑层间隧穿势垒）.自旋-轨道耦合的存在导致约瑟夫森电流的面外和面内磁各向异性，这与类似正常态铁磁体/正常金属（F/N）结中的电流磁各向异性相比是巨大的。特别是巨大的各向异性出现在附近的$ 0 $ - $ π$转变，所造成的交换分裂带的铁磁金属层。我们还表明，约瑟夫森临界电流的方向可以控制（诱导$ 0 $ - $ π$转换）的自旋轨道耦合的强度，更重要的是，由磁化方向。这样的控制可以将新的功能引入到约瑟夫森结器件中。
2017-01-27 cond-mat.supr-con
Josephson effect between triplet superconductors through a ferromagnetic barrier of finite width
研究了两个三重态超导体和一个铁磁势垒的结中的电荷和自旋输运。我们使用Bogoliubov-de Gennes波函数来构造格林函数，从格林函数中，我们得到了约瑟夫森电流的Andreev反射系数。我们专注于一个有限的势垒宽度的0-π跃迁的发生和自旋电流的后果，并检查隧道区的共同δ函数近似的适当性。
2012-01-11 cond-mat.supr-con
Double-slit Fraunhofer pattern as the signature of the Josephson effect between Berezinskii superconductors through the ferromagnetic vortex
我应用最近发展的形式主义的广义准经典理论表明，使用混合超导系统与非共线强铁磁体可以实现的约瑟夫森结Berezinskii型超导体之间。报道的计算再现了在最近的实验中观察到的主要特征，即约瑟夫森电流通过铁磁涡旋的略微不对称的双缝夫琅和费干涉图案。双缝结构是由空间非均匀的Berezinskii态产生的，其振幅由两个铁磁层中的磁矩之间的局部角度控制。由磁场的符号表示的临界电流不对称性可以表示由铁磁涡旋核的核附近的非共面磁性织构产生的自发超电流的存在。证明了铁磁涡旋在奇频率序参量下可以诱导自发涡旋，从而证明了出现的磁场可能产生拓扑缺陷。
2017-09-07 cond-mat.supr-con
Anomalous Josephson current through a ferromagnetic trilayer junction
本文研究了非共面磁化的铁磁三层膜耦合结中零相位差处出现的反常约瑟夫森电流。在适当的条件下，得到了具有平衡相位差$π/2$的$π/2$结。超导体的平衡相位差和超导电流的振幅都可以通过结构参数进行调节。除了使用Bogoliubov-de Gennes方程计算异常电流外，我们还开发了一个清晰的物理图像，解释了结构中的异常约瑟夫森效应。我们发现，三重态邻近关联和反常电流-相位关系中的相移都源于第一和第三铁磁层中的自旋旋进。
2010-11-11 cond-mat.supr-con
Josephson effect in double-barrier superconductor-ferromagnet junctions
本文研究了弹道双势垒SIFIS平面结中的约瑟夫森效应，该结由大块超导体（S）、干净的金属铁磁体（F）和绝缘界面（I）组成。我们解决的散射问题的Bogoliubov-德Gennes方程的基础上，推导出的直流约瑟夫森电流的一般表达式，适用于任意界面的透明度和费米波矢量失配（FWVM）。我们认为相干制度中，准粒子传输共振显着贡献的Andreev过程。计算了不同结参数下的约瑟夫森电流，并分析了界面透明性和FWVM的影响。对于强铁磁体和有限的界面透明的薄层，我们发现，相干（几何）振荡的最大约瑟夫森电流叠加在0和$π$状态之间的交叉相关的振荡。对于同样的情况，我们发现，温度诱导的$0-π$转变发生，如果结是非常接近的交叉在零温度。
2003-05-26 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
Enhancement of the Josephson current by an exchange field in superconductor-ferromagnet structures
本文计算了两个超导-铁磁体（S/F）双层膜间的直流约瑟夫森电流。结果表明，结中的临界约瑟夫森电流$I_{c}$强烈地依赖于双层膜有效交换场$h$的相对取向.我们发现，在反平行取向的情况下，$I_{c}$在低温下随着$h$的增加而增加，并且在零温度下当$h$等于超导能隙$Δ$时具有奇异性。这种惊人的行为与平行排列的磁矩对临界电流的抑制形成对比，是超导体和铁磁体之间相互作用的一种有趣的新效应。
2001-02-01 cond-mat.supr-con
Double-reversal thickness dependence of critical current in superconductor-ferromagnet-superconductor Josephson junctions
我们首次在实验上观察到了具有铁磁夹层的约瑟夫森结中临界电流的两节点厚度依赖性。临界电流的消失对应于到π状态的转变和回到常规0状态的转变。实验数据允许提取超导序参量振荡周期和对衰变长度的铁磁体。我们开发了一个理论方法的基础上Usadel方程，其中考虑到自旋翻转散射。数值计算结果与实验数据吻合较好。
2005-08-24 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
Tunnel Spectroscopy of a Proximity Josephson Junction
本文介绍了横向超导体-正常金属-超导体（SNS）约瑟夫森结中邻近效应的隧道光谱实验。我们的薄弱环节是嵌入到一个超导（S）环，允许相位偏置的约瑟夫森结的外部磁场。我们探讨了温度和相位的依赖性的诱导微隙和修改的状态密度在正常（N）金属。我们的结果与基于准经典理论的扩散极限模型一致。该设备提出了一个先进的版本的超导量子干涉邻近晶体管（SQUIPT），现在达到3 nA的$/Φ_0$通量灵敏度，其中$Φ_0$是通量量子。
2011-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Anomalous Proximity Effect in Underdoped YBaCuO Josephson Junctions
利用近场扫描光学显微镜在YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{6+x}$系列欠掺杂薄膜中光生约瑟夫森结。在两条导线之间的距离为100 nm时观察到的约瑟夫森效应表明存在一个非常大的邻近效应，并表明结间隙中的欠掺杂绝缘材料很容易被扰动到超导状态。结的临界电流被发现是符合传统的约瑟夫森关系。这一结果限制了SO（5）理论解释高临界温度超导体相图的适用性。
2000-03-13 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Self-consistent solution for proximity effect and Josephson current in ballistic graphene SNS Josephson junctions
我们使用紧束缚的Bogoliubov-de Gennes（BdG）形式自洽地计算了弹道石墨烯SNS约瑟夫森结中的邻近效应、约瑟夫森电流和局域态密度。短和长的结，相对于超导相干长度，被认为是，以及不同的掺杂水平的石墨烯。我们发现，自洽性并没有显着改变电流相位关系较早得出的短结使用非自洽Dirac-BdG形式主义，但预测一个显着增加的临界电流与更强的结长度依赖。此外，我们表明，在没有费米能级之间的N和S区域的不匹配的结超导性持续存在，即使在最长的路口，我们可以调查，表明在正常区域的发散金斯堡-朗道超导相干长度。
2008-03-25 cond-mat.mes-hall 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
Engineering Andreev Bound States for Thermal Sensing in Proximity Josephson Junctions
本文通过栅极可调石墨烯约瑟夫森结系统工程化安德烈耶夫束缚态，揭示邻近诱导超导能隙对热灵敏度的关键作用，并在钛基器件中实现0.6 K⁻¹的最大热灵敏度，为优化热传感器提供了通用框架。
2025-03-10 cond-mat.supr-con
Anomalous Proximity Effect of Planer Topological Josephson Junctions
脏超导结中的反常邻近效应是揭示拓扑超导体中Majorana束缚态和奇频库珀对的深刻本质的最引人注目的现象之一。受最近实验实现的平面拓扑约瑟夫森结的启发，我们描述了超导体/半导体混合体中的异常邻近效应，其中一个额外的脏正常金属段从拓扑约瑟夫森结延伸。拓扑约瑟夫森结中的拓扑相变伴随着附着的脏正常金属的低能输运性质的急剧变化。零偏置微分电导的量子化仅出现在拓扑非平凡相中，是由马约拉纳束缚态和奇频库珀对渗透到肮脏的正常金属段中引起的。因此，我们提出了一个实际的实验观察异常邻近效应。
2020-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Tunneling spectroscopy and Josephson current of superconductor-ferromagnet hybrids on the surface of a 3D TI
研究了三维拓扑绝缘体表面上超导体（S）/正常金属（N）/铁磁绝缘体（FI）/（正常金属）N'和S/N/FI/N'/S约瑟夫森结的电荷输运性质。我们发现在S/N/FI/N'结中存在非对称的局域态密度（LDOS），并指出N夹层的有限长度引起微分电导和LDOS的亚带隙共振尖峰。在S/N/FI/N ′/S结中，约瑟夫森电流呈现非正弦电流-相位关系，N（或N ′）夹层使临界电流单调减小。
2015-06-04 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
Alternative mechanism of the sign-reversal effect in superconductor-ferromagnet-superconductor Josephson junctions
本文考虑一个简单的多畴超导体-铁磁体-超导体（SFS）约瑟夫森结模型。磁畴中符号交替磁化$M$导致相位差$ϕ(x)$的空间调制。由于这种调制，约瑟夫森临界电流$I_{c}$可以具有不同的符号，这取决于域中的磁通量4 $πMa(2d_{F}),$与磁通量量子的比率。这种相位调制，而不是局部临界电流密度$j_{c}$的非单调依赖性，可能是在实验中观察到的作为F层厚度$2d_{F} $或温度的函数的电流$I_{c}$ { \bf \}振荡的原因。
2004-11-15 cond-mat.supr-con
Critical Current Behavior in Josephson Junctions with the Weak Ferromagnet PdNi
用弱铁磁合金Pd_（82）Ni_（12）研究了超导体/铁磁体/超导体（S/F/S）约瑟夫森结中临界电流随铁磁体厚度的变化。对32至100 nm的厚度范围进行测量，超过该厚度范围，临界电流密度降低五个数量级。临界电流密度以12.9 +/- 0.3 nm的周期振荡，并在8.0 +/- 0.5 nm的特征长度上衰减。没有证据表明一个交叉到一个较慢的衰变，这可能表明存在的长程自旋三重态对相关。我们讨论了它们缺席的可能原因，包括强自旋翻转散射的可能性在PdNi。
2009-01-09 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
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
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
Phase-controlled proximity-effect in ferromagnetic Josephson junctions: calculation of DOS and electronic specific heat
研究了低温下带s波超导引线的脏铁磁S $\mid$ F $\mid$ S约瑟夫森结的热力学性质。我们采用一组现实的参数和边界条件，考虑一个统一的和非统一的交换场的形式的布洛赫畴壁铁磁层的完整的数值解。自旋活性界面的影响，通过微观的方法被纳入。我们主要研究了\textit{proximity effect}对系统的电子比热和态密度的影响，并通过超导相位差对系统的电子比热和态密度进行了调节。我们的主要结果是，在低温下，通过改变两个超导引线之间的相位差从0到接近$π$，可以实现系统的\textit{strongly modify the electronic specific heat}。对于交换场的小值$h\simeqΔ$，将发生比热的增强，而对于大值的$h$，通过增加超导引线之间的相位差来抑制比热。这些结果都解释在铁磁区的邻近改变DOS方面，我们讨论了可能的实验检测预测效果的方法。
2009-09-23 cond-mat.supr-con
Superconductor-insulator-ferromagnet-superconductor Josephson junction: From the dirty to the clean limit
在准经典Eilenberger方程的框架下研究了超导体-绝缘体-铁磁体-超导体（SIFS）结中的邻近效应和约瑟夫森电流。这项调查使我们能够比较脏和干净的限制，调查任意的杂质散射，并确定Usadel方程的适用性限制，这样的结构。不同类型的FS接口的作用进行了分析。结果表明，Eilenberger函数的衰减长度和空间振荡周期可能与铁磁层的性质（例如交换场或电子平均自由程）呈非单调依赖关系。我们的计算结果用于解释实验观察到的临界电流密度对包含任意Ni层的约瑟夫森结中铁磁层厚度的依赖关系。散射
2011-09-16 cond-mat.supr-con
Comment on "Anomalous proximity effect in underdoped YBa_2Cu_3O_{6+x} Josephson junctions"
在最近的光掺杂实验中，Decca等人[PRL 85，3708（2000）]已经观察到YBCO的超导相和绝缘相之间的不寻常的长程邻近效应。在这里，我们批判性地审查索赔的参考，这样长的范围是反常的。我们表明，一旦实验的新颖性得到了适当的解释，邻近效应的传统理论预测了100长的范围。
2003-01-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
The inverse proximity effect in strong ferromagnet-superconductor structures
研究了超导体与铁磁绝缘体或强自旋极化铁磁金属混合双层膜中由于逆邻近效应引起的磁化强度。研究是在准经典格林函数框架内进行的，其中Usadel方程求解的边界条件适合于强自旋极化铁磁材料。与最近的实验数据进行了比较。研究了铁磁体邻近效应引起的超导关联单重态到三重态的转换。
2020-08-15 cond-mat.supr-con
Physics of Proximity Josephson Sensor
我们研究的接近约瑟夫森传感器（PJS）在测辐射热和量热操作，并优化它为不同的温度范围之间的25 mK和几个开尔文。我们研究了辐射功率是如何被吸收在传感器中，并发现被照射的传感器通常处于弱非平衡状态。我们详细展示了超导体的接近程度如何影响设备响应：例如，通过电子-声子耦合和平衡噪声的变化。此外，我们估计石墨烯作为吸收体材料的适用性。
2010-02-03 cond-mat.mes-hall 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
Interplay of ferromagnetism and triplet superconductivity in a Josephson junction
本文推广了我们以前对三重态超导体-铁磁体-三重态超导体（TFT）结中的新型约瑟夫森效应的分析[B. Kastening \emph{et al.}，物理修订版Lett. { \bf{96} }，047009（2006）]。在我们的TFT结的更一般的配方，我们允许潜在的散射在障碍和任意取向的铁磁矩。几个新的影响被发现后，列入这些额外的条款：例如，我们发现，约瑟夫森电流可以流动，即使有消失的相位差的超导凝聚体两侧的障碍。的临界电流与磁化平行的界面的势垒计算作为一个函数的结参数，并发现显示强大的非解析性。此外，约瑟夫森电流开关首先确定在我们以前的工作中被发现是强大的功能的结，而非常规的温度依赖性的电流是非常敏感的额外的项在势垒哈密顿。
2007-09-19 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 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
Dynamic spin-triplet order induced by alternating electric fields in superconductor-ferromagnet-superconductor Josephson junctions
动态为控制量子物质的性质提供了更大的可能性。最近的努力集中在研究的有序状态下出现的时间依赖驱动器。在这里，我们证明了一类系统的功能动态自旋三重态超导秩序的交变电场刺激。这种效应是基于铁磁性、界面自旋轨道耦合（SOC）和场驱动的凝聚体运动的相互作用，将铁磁性和SOC共同作用产生的隐藏的静态p波序转换为动态s波等自旋三重态关联。我们证明，托管这些状态的约瑟夫森结的临界电流是成比例的电磁功率，由外部照射或由交流电流源提供。基于这些不寻常的属性，我们提出了一个约瑟夫森晶体管的计划，可以通过交流电压切换，并演示了偶数序列的夏皮罗步骤。将光敏约瑟夫森结与最近发现的约瑟夫森相电池相结合，我们发现了光磁SQUID器件，它可以在暴露于辐射时产生自发磁场。
2021-10-03 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
