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
Peculiar long-range supercurrent in SFS junction containing a noncollinear magnetic domain in the ferromagnetic region
研究了铁磁区含有非共线磁畴的超导体-铁磁体-超导体异质结构中的超电流。结果表明，磁畴可以导致自旋翻转过程，使在磁畴中传播的单重态库珀对的自旋取向发生反转.如果磁畴两侧的铁磁层具有相同的特征，则会产生长程邻近效应。这是因为单线态库珀对将产生精确的相位抵消效应，并在穿过整个铁磁区时获得额外的$π$相移。那么等自旋三重态对只存在于磁畴区，不能扩散到其他两个铁磁层中。因此，超导电流主要来自单重态库珀对，而不涉及等自旋三重态对。这一行为与一般认为非均匀铁磁性引起的长程超电流是由等自旋三重态对引起的观点截然不同。这一结果为产生长程超电流提供了一种新的途径。
2014-05-19 cond-mat.supr-con
Long range spin supercurrents in ferromagnetic CrO$_2$ using a multilayer contact structure
报道了在TiO $_2$衬底上沉积的铁磁和自旋极化CrO $_2$的长程超电流测量结果。在早期的工作中，我们发现在蓝宝石上生长的薄膜中存在超导电流，但在TiO $_2$上没有。在这里，我们采用了一种特殊的接触安排，由Ni/Cu三明治之间的薄膜和超导非晶Mo $_{70}$ Ge $_{30}$电极。触点之间的距离几乎是一微米，我们发现临界电流密度要显着高于发现在蓝宝石上沉积的薄膜。我们认为，这是由于自旋混合的Ni/Cu/CrO $_2$层结构，这是有助于产生的奇频自旋三重态相关进行超导。
2011-11-24 cond-mat.supr-con
Supercurrent in ferromagnetic Josephson junctions with heavy metal interlayers
来自常规BCS、$s$波超导体（$S$）的超电流能够穿透相邻铁磁（$F$）层的长度尺度取决于将单线态库珀对转换成三线态库珀对的能力。自旋对准的三重态库珀对不被铁磁交换相互作用反相，并且因此可以在比单重态库珀对长得多的距离上穿透$F$层。这些三重态库珀对携带无耗散的自旋电流，是新兴超自旋电子学领域的基本组成部分。单重态-三重态的非均匀磁性转换是公认的。在这里，我们描述了一种尝试，使用自旋轨道耦合作为一种新的机制来调解$S-F-S$约瑟夫森结中的单重态-三重态转换。我们报告说，在我们的约瑟夫森结中添加薄的Pt自旋轨道耦合层显着增加了超电流的传输，但超导的衰减长度没有发现增加。我们将增加的超电流传输归因于Pt作为缓冲层来改善Co $F$层的生长。
2018-06-04 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
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
Reversible control of spin-polarised supercurrents in ferromagnetic Josephson junctions
超导体（S）/铁磁体（F）界面处的磁性不均匀性将自旋单重态库珀对转换为自旋一重态三重态对。这些对不受F中破坏对的交换场的影响，并支持远程邻近效应。虽然最近的实验已经证实了自旋极化的三重态超电流在S-F-S约瑟夫森结的存在，可逆控制的超电流一直是不可能的，因为强大的预先配置的性质的不均匀性。这里，我们使用包括三个F层的势垒，其相对磁取向以及因此的界面不均匀性可以由小磁场控制;我们表明，这使得能够完全控制三重态超电流，并且通过使用有限元微磁模拟，我们可以直接将实验数据与理论模型联系起来，这些理论模型提供了一个总体框架，以理解磁状态在长期-距离超电流调制
2015-06-16 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
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
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
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
Supercurrent in Long SFFS Junctions with Antiparallel Domain Configuration
我们计算了由两个铁磁畴组成的长约瑟夫森结的电流-相位关系，两个铁磁畴的磁化强度相等，但相反，夹在两个超导体之间。在干净极限下，利用Eilenberger方程得到了电流-相位关系。一般情况下，超电流振荡是非正弦的，其振幅随交换场的增大而代数衰减。如果两个磁畴具有相同的尺寸，则由于在每个铁磁畴中获得的相位的精确抵消，振幅与$h$无关。这些结果在无序状态下会发生剧烈变化。我们明确研究两种情况：畴尺寸的波动（在Eilenberger方程的框架内）和杂质散射（使用Usadel方程）。在这两种情况下，电流-相位关系变为正弦曲线，并且超导振荡的幅度被$h$指数抑制，即使域平均相同。
2003-06-27 cond-mat.mes-hall 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
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
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
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
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
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
Chiral pair density wave states generated by spin supercurrents
我们报道了磁性超导体和超导体/铁磁绝缘体双层膜中的自旋超电流可以诱导出Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，其强度正比于超导序参量的振幅.这种效应导致了结合手征磁螺旋和对密度波阶的非均匀宇称破缺基态的存在。这种状态的形成发生在低于超导转变的阈值温度下，通过手性畴壁的渗透。我们发现制度的单一和重入过渡到非均匀的状态，随着温度的降低。预测的混合手征态可以在具有现实参数和材料组合的现有结构中找到。
2021-08-19 cond-mat.mes-hall 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
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
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
Observation of spin-triplet superconductivity in Co-based Josephson Junctions
我们在含有Co（一种强铁磁材料）的约瑟夫森结中，测量了在Co和两个超导Nb电极之间插入PdNi或CuNi弱铁磁合金薄层时的长程超电流。在这样的结的临界电流几乎不衰减的Co厚度在12-28 nm的范围内，而它衰减非常陡峭的类似的结没有合金层。长程超电流是可控的合金层的厚度，达到最大的厚度为几纳米。这些实验观察提供了强有力的证据，诱导自旋三重态对的相关性，这已被预测发生在超导/铁磁混合系统中存在的某些类型的磁不均匀性。
2009-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
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
Ferromagnetic resonance with a magnetic Josephson junction
我们从实验和理论上证明了在铁磁体的序参量和单重态、s波、约瑟夫森超电流之间存在着通过Aharonov-Bohm相的耦合。我们研究了通过改变在结平面上施加的磁场来测量这种自旋波色散的可能性，并通过观察微波诱导的Shapiro台阶的磁共振边带来证明耦合的电磁性质。
2010-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonsinusoidal current-phase relations in semiconductor-superconductor-ferromagnetic insulator devices
本文提出半导体-超导体-铁磁绝缘体 Josephson 结，利用栅极与磁化调控谐波，在 0–π 相变附近获得二次谐波主导输运，并实现效率约 30% 的可调 Josephson 二极管效应。
2023-07-12 cond-mat.mes-hall 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
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
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
Magnetization dynamics and Majorana fermions in ferromagnetic Josephson junctions along the quantum spin Hall edge
我们研究了量子自旋霍尔绝缘体边缘铁磁序和超导序之间的相互作用。利用互补的解析和自洽的数值方法，我们研究了铁磁约瑟夫森结，并展示了磁性和超导U（1）相之间的直接耦合是如何引起几个不寻常的现象的，这些现象将本系统与它的非拓扑等价系统区分开来。特别是，我们演示了如何异常的电流相位关系触发超导感应磁化动力学，也研究了出现在结中的马约拉纳费米子的空间定位。
2011-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin-dependent Cooper Pair Phase and Pure Spin Supercurrents in Strongly Polarized Ferromagnets
我们研究了单重态超导体（SC）和强自旋极化铁磁体（sFM）的异质结构，并表明在两个铁磁自旋带中的超导邻近振幅之间出现了相对相位。我们发现一个可调的纯自旋超电流在sFM接触只有一个SC电极。我们表明，约瑟夫森结是最有效的自旋极化$P\sim 0.3$，和正，负偏置的临界电流不同的高传输约瑟夫森结，由于单双对传输之间的相对相位。
2009-05-11 cond-mat.supr-con
Coupled Superconducting Phase and Ferromagnetic Order Parameter Dynamics
通过磁序参量和单重态约瑟夫森超电流之间的直接耦合，我们检测自旋波共振，和它们的色散，在铁磁约瑟夫森结中，通常的绝缘或金属势垒被替换为弱铁磁体。耦合出现在约瑟夫森效应的夫琅和费干涉描述中，因为磁性层充当时间相关的相位板。频率为ws的自旋波共振意味着耗散，当hbar ws = 2 eV时，该耗散反映为约瑟夫森结的电流-电压曲线中的凹陷。因此，我们只对10^7个镍原子进行了共振实验。
2009-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Engineering of anomalous Josephson effect in coherently coupled Josephson junctions
本研究利用相干耦合约瑟夫森结间的非局域相位调控，借助量子干涉器件实现了无局域相位差下的超电流产生，完成反常约瑟夫森效应的工程化，为新型超导器件研发提供了新概念。
2023-05-11 cond-mat.mes-hall 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
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
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
Scanning Gate Microscopy Modulation of Supercurrent in Graphene Josephson Junctions
Istituto Nanoscienze–CNR, NEST-Scuola Normale Superiore（意大利国家研究委员会纳米科学研究所，NEST-比萨高等师范学校）；Dipartimento di Fisica, Università di Genova（热那亚大学物理系）；CNR-SPIN（意大利国家研究委员会自旋物理学研究所）；Center for Nanotechnology Innovation, Laboratorio NEST, Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工大学NEST纳米技术创新中心）；Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute for Materials Science（日本物质材料研究机构电子与光学材料研究中心）；Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（日本物质材料研究机构材料纳米构造研究中心）
本研究采用扫描门显微镜探究hBN封装的铌接触石墨烯约瑟夫森结的超导电流调制，实验与数值模拟吻合，为超导现象局域操控奠定基础。
2026-07-30 cond-mat.mes-hall 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
Half-integer Shapiro steps at the 0-pi crossover of a ferromagnetic Josephson junction
我们研究了S/F/S结在0和π基态交叉点附近的电流-相位关系。我们使用Nb/CuNi/Nb结，其中这种交叉由厚度和温度驱动。对于一定的厚度，在交叉温度下观察到临界电流的非零最小值。我们通过施加高频激励来分析这种剩余的超电流，并观察到半整数Shapiro步骤的形成。我们将这些分数阶归因于由于sin（2*phi）电流相位关系而使约瑟夫森频率加倍。这种相位依赖性可以用铁磁交换场中能级的分裂来解释。
2004-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gating ferromagnetic resonance of magnetic insulators by superconductors via modulating electric-field radiation
本文提出通过相邻超导体对磁性绝缘体辐射电场的反射与调制，实现磁振子与库珀对的超强耦合，从而高效门控铁磁共振频率。
2023-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Planar superconductor/ferromagnet hybrids: Anisotropy of resistivity induced by magnetic templates
实验研究了在铁磁BaFe_（12）O_（19）单晶上制备的超导十字形铝微桥的输运性质。结果表明，铁磁衬底中的一维畴结构可以诱导在磁畴上方形成超导沟道。这导致超导桥的电阻率的巨大各向异性，这是由沿着畴壁流动的超导电流的连续路径的出现引起的。
2009-05-15 cond-mat.mes-hall 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
Spin Controlled Coexistence of 0 and π States in SFSFS Josephson Junctions
利用Keldysh-Usadel方法，理论研究了扩散区磁性$SFSFS$和$SFSFFS$ Josephson纳米结的$π$跃迁轮廓和电流-相位关系.通过允许铁磁层的磁化采取任意取向，可以经由铁磁层之一中的磁化旋转来控制流过铁磁区域的电荷超电流的强度和方向。根据结的参数，我们发现相反的电流在铁磁层，揭示了显着这样的配置具有良好的控制$0$ -和$π$ -状态同时，创建一个三端$0$ - $π$自旋开关。我们证明了自旋控制的$0$ - $π$分布可以追溯到由铁磁层产生的邻近诱导的奇频超导关联。它也表明，自旋开关效应可以更明显的$SFSFFS$结构。电流-相位关系揭示了中间$S$电极的重要作用，其中自旋控制的超电流关键取决于其厚度和与外部$S$端子的相位差。
2014-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Second-harmonic current-phase relation in Josephson junctions with ferromagnetic barriers
本文报道了在超导体-铁磁体-超导体结中观测到的由二次约瑟夫森谐波控制的电流-相位关系。奇异的电流相位关系是在温度控制的0到$π$结跃迁附近实现的，在该跃迁处第一约瑟夫森谐波消失。直接的电流相位关系测量，以及约瑟夫森干涉，非零的超导和半整数夏皮罗步骤在0- $π$过渡自洽点的一个固有的二次谐波项，使之有可能排除常见的替代起源的半周期行为。虽然令人惊讶的扩散多模结，大的二次谐波是与理论预测薄铁磁夹层。
2018-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Influence of the spin-dependent quasiparticle distribution on the Josephson current through a ferromagnetic weak link
在准粒子分布随自旋变化的条件下，从理论上研究了含铁磁元素的弱连接中的约瑟夫森电流。结果表明，超导引线与中间层铁磁元素之间的邻近效应引起的三重态超导关联与自旋相关的准粒子分布之间的相互作用，导致了对约瑟夫森电流的额外贡献。在实验中，这种附加贡献$j_t$可以从全约瑟夫森电流中提取。额外的超导电流$j_t$的特点，这是主要的物理兴趣是：（i）我们提出的实验装置，其中的三重态超导关联的短程（SRTC）和长程（LRTC）的组件，可以分别测量的贡献。它可以在S/N/F/N/S结的基础上实现，其中中间层由两个正常的金属区和夹在它们之间的螺旋铁磁层组成。对于隧道结的情况下，在这样的系统中的$j_t$的测量可以提供关于描述SRTC和LRTC的能量分辨的异常格林函数分量的直接信息。(ii)在某些情况下，交换场抑制的超电流不仅可以恢复，而且还可以通过自旋相关的准粒子分布的存在，相对于具有相同界面电阻的非磁性结的值增强。这种效应在具有磁性S/N界面的S/N/S结中得到了证实。此外，还发现，在所考虑的条件下，约瑟夫森电流对温度的依赖性可以是不平凡的：在第一个电流上升时，温度升高，只有在这之后才开始下降。
2011-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Triplet contribution to the Josephson current in the nonequilibrium superconductor/ferromagnet/superconductor junction
在铁磁层间电子态的非平衡自旋相关占据区域，对长s波超导体/弱铁磁体/s波超导体弱连接中的Josephson电流进行了理论研究.在所考虑的非平衡条件下，载流态密度的单重态部分携带的标准超电流没有被修改，而通过载流态密度的三重态部分流动的额外的超电流出现。取决于电压，控制夹层中自旋相关非平衡的特定形式，该附加电流可以增强或减小单重态分量的通常电流，并且还在0-和$π$ -状态之间切换结。
2009-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Supergap and subgap enhanced currents in asymmetric {S_1FS_2} Josephson junctions
我们从理论上研究了三维正常金属和铁磁约瑟夫森组态中的超导电流分布，其中超导引线中的超导能隙大小不等，即，$Δ_1\neq Δ_2$，创建非对称$S_1NS_2$和$S_1FS_2$系统。我们的研究结果表明，通过增加超导间隙$Δ_2/Δ_1$的比例，在弹道$S_1NS_2$系统中的临界超电流可以增强超过$100\%$，并达到饱和点，或衰减，这取决于结的厚度，磁化强度和化学势。发现扩散$S_1NS_2$系统的总临界电流以抛物线方式增加$50\%$以上，并通过增加其中一个超导能隙而达到饱和。在均匀的铁磁结中，超导电流通过增加$Δ_2/Δ_1>1$而发生反转。通过将总的超导电流分解为超能隙和亚能隙，我们的结果说明了它们对约瑟夫森电流的相对贡献。结果表明，在$S_1FS_2$结中，亚能隙电流和超能隙电流的竞争导致了电流-相位关系中二次谐波的出现。与扩散非对称约瑟夫森组态不同，在包括费米能级失配、磁化强度和结厚等参数的宽范围内，在含$Δ_2/Δ_1=1$的弹道系统中，超导电流的行为可以仅由子能隙电流分量来描述.有趣的是，当$Δ_2/Δ_1>1$，我们的结果发现多个参数集的总超电流是由超间隙组件驱动。因此，我们的综合研究突出了亚能隙和超能隙超电流分量在弹道和扩散制度的重要性。
2021-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferromagnetic Materials for Josephson π Junctions
本文综述了过去二十年用于约瑟夫森π结的铁磁材料研究进展，重点讨论铁磁金属的选择与测试，并简要涉及铁磁绝缘体和自旋三重态超流，以推动超导逻辑、存储和量子计算应用。
2024-03-08 cond-mat.supr-con
Superconducting Phase Transistor in Diffusive Four-terminal Ferromagnetic Josephson Junctions
本文研究了弱邻近极限下四超导终端的扩散磁约瑟夫森结，其中导线呈十字形排列。采用线性化的Keldysh-Usadel技术，基于准经典理论，利用傅里叶级数方法，解析地得到了反常格林函数和约瑟夫森电流。通过将交换场设置为零，导出的结果可以减少到非磁性结。我们发现，磁垒厚度的增量可能会导致流向某些引线的超导电流方向发生逆转，而电流方向在其他引线处保持不变。通过调节垂直超导相位可以改变反转方向。在无磁情况下，我们发现通过改变垂直方向上的超导相位差，可以调谐在一个方向上的引线之间流动的超电流。这些研究结果表明，构建一个纳米级的超导相位晶体管的核心元件由建议的四端约瑟夫森结丰富的开关方面的可能性。
2012-04-11 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
Pressure-Induced $0-π$ Transitions and Supercurrent Crossover in Antiferromagnetic Weak Links
我们自洽地计算约瑟夫森电流在超导体-反铁磁-超导体结使用晶格模型，专注于$0-π$转变时发生的反铁磁区域的宽度从偶数到奇数的晶格位置的变化。以前的研究预测$0-π$过渡时，交替的偶数和奇数的网站足够强的反铁磁秩序。我们研究数值的阈值的大小发生这种情况，并解释其存在背后的物理学方面的相移回升的准粒子构成的反铁磁体中的超电流。此外，我们表明，这个阈值允许\textit{pressure-induced $0-π$ transitions}通过破坏费米表面的反铁磁嵌套特性，一种在铁磁约瑟夫森结中没有对应物的现象，{提供了一种新的方式来调谐约瑟夫森结的量子基态，而不需要多个样品。
2014-01-15 cond-mat.supr-con
Quantum interference in a superconductor-${\mathrm{MnBi}}_{2}{\mathrm{Te}}_{4}$-superconductor Josephson junction
本文研究了由两个相同的${\mathrm{MnBi}}_{2}{\mathrm{Te}}_{4}$波超导体组成的约瑟夫森结的输运性质。用递归格林函数方法计算了垂直磁场作用下的超导电流，发现当MBT处于不同的磁状态时，其量子干涉呈现出不同的模式。在反铁磁状态下，MBT是一个轴子绝缘体，支撑着一个扩展的“铰链”超电流，这导致了一个正弦干涉图案随场强衰减。在铁磁状态下，MBT是一个陈氏绝缘体和不平衡的手征超电流的相对边缘引起高度不对称的干涉图案。如果当费米能级被调谐到导带中时，MBT变成金属，则由于均匀分布的体超电流，干涉呈现出夫琅和费图案。我们的工作揭示了一个强有力的指标，以确定不同阶段的MBT，可以直接通过实验进行验证。
2022-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
