用于探测持久自旋螺旋的临界超电流与$\phi_0$态

我们在理论上研究了具有Rashba-Dresselhaus自旋轨道相互作用(RDSOI)并存在塞曼场的二维约瑟夫森结中的超电流分布。通过研究自偏置超电流(即所谓的$\varphi_0$-约瑟夫森态)，我们获得了$\varphi_0$态相对于RDSOI参数($\alpha,\beta$)和面内塞曼场分量($h_x,h_y$)功能的显式表达式。我们的发现揭示，当化学势($\mu$)相比超导电极中的能隙($\Delta$)足够高时，即$\mu \gg \Delta$，等强度的RSOI和DSOI($|\alpha|=|\beta|$)会导致$\varphi_0$态消失，且与磁化和RDSOI类型无关。然而，具有不等分量的塞曼场，即$|h_x|\neq |h_y|$，可以抵消并消除等强度RDSOI(仅一种类型)的破坏性影响，其中$\mu\sim\Delta$，尽管$|h_x|= |h_y|$仍能消除$\varphi_0$态。值得注意的是，在$\mu\sim\Delta$极限下，$\varphi_0$态与面内塞曼场两个分量的乘积成正比，即$h_xh_y$，这在$\mu \gg \Delta$极限中不存在。此外，我们的临界超电流结果表明，持久自旋螺旋可在足够高的化学势区间$\mu\gg \Delta$中显现，而相反区间即$\mu\sim\Delta$则引入不利影响。在弹道区间中，临界超电流的“最大值”出现在$|\alpha|=|\beta|$处，且塞曼场可增强此特征。无序和非磁性杂质的存在极大地改变了这一图像，使得临界超电流的“最小值”出现在对称线$|\alpha|=|\beta|$及其附近。