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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Spontaneous supercurrent and $ϕ$0 phase shift parallel to magnetized topological insulator interfaces
采用Keldysh-Eilenberger方法，我们从理论上研究了由三维拓扑绝缘体表面态构成的均匀面内磁化超导界面上自发超电流的产生和$ϕ$ 0相移的出现.我们考虑两个弱耦合均匀磁化的超导表面，其中s波超导体之间的宏观相位差可以通过外部控制。我们发现，取决于磁化强度和方向上的每一方，由于$ϕ$ 0-状态的自发超电流平行于界面的交界处的位置。计算结果表明，当电流分量的相位差接近于$π$时，电流分量的相位关系为非正弦，从而产生最大的自发超电流.我们还研究了界面处的Andreev亚能隙通道，并表明通过态密度研究可以揭示表面态中的自旋-动量锁定现象。最后，我们讨论了我们的研究结果的现实实验意义。
2017-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Andreev states, supercurrents and interface effects in clean SN multilayers
我们提出的结果的局部状态密度在S和N层的SN多层，和超导，基于格林函数形式主义，作为以前的计算NS，SNS和SNSNS系统的扩展。间隙函数是自洽确定的。我们的系统被选择为具有有限的横向宽度。我们专注于现象发生在所谓的临界横向宽度，在一个新的横向模式开始作出贡献。看来，对于任意宽度的Andreev近似（AA），它只考虑在SN界面的Andreev反射，工作得很好。我们表明，在一个临界宽度的AA打破。需要一个精确的处理，它也考虑普通的反射。此外，我们还研究了界面势垒对S层间耦合的影响。
2002-11-26 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
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
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
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
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
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
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
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
Evidence for Supercurrent Quantization in Interfacial Josephson Junctions
我们观察到一系列的不连续性，在上述间隙的电流/电压特性的高透射Nb/Si超导体/半导体界面。每个开关发生时的偏置作为温度和磁场的函数以量化步骤减小。观察到的步长对于两个依赖关系是相同的。我们建议，步骤对应于超导量子化通过颗粒约瑟夫森结附近的界面形成。
1997-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Density of states and supercurrent in diffusive SNS junctions: role of nonideal interfaces and spin-flip scattering
本文对扩散超导体-正常金属-超导体（SNS）结中的态密度和超导电流进行了理论研究。特别是，我们研究了这两个平衡性质的任意透明度的SN接口和自旋翻转散射的存在下，在正常的电线的影响。我们表明，存在于光谱中的扩散线的微型间隙是非常敏感的接口传输。更重要的是，我们表明，在任意的透明度的minigap取代的无源能源作为相关的能源规模的邻近效应，例如确定的临界电流的温度依赖性。我们还详细研究了如何抑制临界电流的自旋翻转散射，这可能是由于磁性杂质，或在某些情况下，外部磁场的影响。我们的分析基于准经典理论的扩散超导体可以是非常有价值的实验和理论之间的定量比较。
2007-04-18 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
Decoupling Josephson Coupling and Supercurrent Nonreciprocity in Twisted NbSe2/NbSe2 van der Waals Junctions
Chung-Ang University (CAU)（中央大学）；Max Planck Institute of Microstructure Physics（马克斯·普朗克微观结构物理研究所）；University of Seoul（首尔大学）
研究扭曲NbSe2/NbSe2范德华结中超导输运，通过干法转移制备结并利用高分辨率透射电镜确定扭曲角等。发现约瑟夫森耦合强度与扭曲角有关，而超电流二极管效率与扭曲角无关，界面无序才是二极管响应主因，解耦了两者关系并提供基准。
2026-07-13 cond-mat.supr-con
Ferromagnet-Superconductor Hybrids
在这篇评论中讨论的一类新的现象是基于空间分离，但位置接近的铁磁体和超导体之间的相互作用。它们被称为铁磁体-超导体混合体（FSH）。这些系统包括耦合的光滑和织构的铁磁和超导薄膜、磁点、线等。相互作用可以由来自磁织构和超导电流的磁通量提供。来自磁性结构或拓扑缺陷的磁通量可以钉扎或产生涡旋，从而极大地改变超导体的性质。另一方面，来自超电流（涡旋）的磁场与磁子系统强烈相互作用，导致形成耦合的磁-超导拓扑缺陷。我们讨论可能的实验实现的FSH。由于邻近效应，铁磁层的存在可以显著改变超导薄膜的性质。我们讨论了FSH中邻近效应的实验和理论研究，包括转变温度和序参量振荡以及三重态超导电性。
2004-09-06 cond-mat.mtrl-sci 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
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
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
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
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
Supercurrent-carrying density of states in diffusive mesoscopic Josephson weak links
最近的实验表明，通过扩散相相干正常金属弱连接的超电流的非平衡控制。实验结果已准确地描述了准经典格林函数技术的Keldysh形式主义。考虑到结构的几何形状，不同的能量尺度和非理想性的接口，使我们能够获得的理论和实验结果之间的定量协议的振幅和相位依赖的超电流，没有或很少的拟合参数。在这里，我们讨论了最重要的因素与这样的比较：超导序参量和结的无功能量之间的比率，额外的电线对弱连接的影响，以及由于不完善的影响，最显着的是由于非理想界面。
2002-12-05 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
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
Anharmonic Josephson current in junctions with an interface pair breaking
具有大的有效Josephson耦合常数和明显的界面对断裂的平面超导结被示出为具有小的临界电流和强非谐电流-相位关系的弱连接。考虑到界面对的破缺以及任意强度的电流退配对和约瑟夫森耦合诱导的对破缺，描述了Tc附近的超电流。得到了一个新的非简谐超电流的解析表达式，它与数值结果非常吻合。在具有大的有效约瑟夫森耦合常数和明显的界面对断裂的结中，电流诱导的退配对在界面附近显著增强，因此尽管在体中存在小的退配对，但对电流-相位关系具有至关重要的影响。
2012-03-05 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 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
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
Mesoscopic fluctuations of the supercurrent in diffusive Josephson junctions
研究了正常部分为相干扩散电子动力学的约瑟夫森结中超导电流的介观涨落和弱局域修正。两种类型的结被认为是：一个混乱的点耦合到超导体的隧道障碍和扩散结透明正常超导界面。计算了电流涨落的幅度和对平均电流的弱局域化修正随超导能隙与电子驻留能量之比、温度和结两端超导相位差的变化。从技术上讲，正常区域中空间非均匀邻近效应之上的波动由σ模型的复制版本描述。对于具有透明界面的扩散结的情况，临界电流的介观波动的幅度似乎比没有考虑邻近效应的先前理论的预测大近3倍。
2007-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Transverse Spin Supercurrent at p-wave magnetic Josephson Junctions
理论上研究了s波超导体与p波磁体构成的Josephson结，发现p波磁体强度矢量的垂直分量将Andreev束缚态转化为传播模式，从而产生零横向电荷超流的横向自旋超流，为超导自旋电子学器件设计提供新机遇。
2025-07-15 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
