基于磁性杂质的约瑟夫森二极管设计

我们从理论上提出了一种实现超导二极管效应（SDE）的机制：电流可以产生磁场，影响磁性杂质的磁矩。当约瑟夫森结的连接区域与磁性杂质耦合时，正向和反向的超导电流对磁矩产生不同的影响。这导致这两个相反方向的临界超导电流不相等，即所谓的超导二极管效应。我们将约瑟夫森连接区域建模为一个量子点。然后通过非平衡格林函数方法研究临界超导电流，并对超导电流关系进行了详细的对称性分析。计算结果证实了该系统中确实存在超导二极管效应。此外，该效应在较宽的参数空间内都很显著，并且可以通过多种方式进行有效调节。我们的设计仅需要磁性杂质和常规超导体，不需要非常规的有限动量库珀对和自旋轨道耦合，也无需存在手性或外加磁场。我们的工作为超导电子学的发展提供了一种通用的器件结构。