面内磁场错位的薄膜超导体/绝缘体/超导体结中的约瑟夫森效应

我们研究了由两个薄膜 s 波超导体被薄绝缘势垒隔开，并在存在错位面内交换场情况下的隧穿结。我们发现超导相位差与交换场的相对取向之间存在有趣的相互作用，这体现在跨越结的约瑟夫森电流中。具体而言，这可写为 $I_\text{J}^\text{C} = (I_0+I_m ~ \cos\phi) \sin\Delta\theta$，其中 I_0 和 I_m 为常数，$\phi$ 为交换场的相对取向，$\Delta\theta$ 为超导相位差。最近在其他共存螺旋磁序或铁磁序的 S/I/S 结中也获得了类似结果。我们自洽地计算了超导序参量，并定量研究了错位交换场对约瑟夫森电流的影响，以考察 I_m 是否会对约瑟夫森电流产生显著影响。研究发现，在足够低的温度和接近临界值的磁场下，I_0 和 I_m 的量级相当，这与先前的工作一致。根据我们的解析结果，由此可知，当前系统中的约瑟夫森电流可以通过旋转结两侧的交换场以明确的方式进行控制。我们讨论了实现这一设想的可能实验方案。