铁磁双层结中的长程超谐波 Josephson 电流与自旋三重态配对关联

长程自旋三重态超流输运是包含非共线磁畴的超导体/铁磁体 ($S/F$) 异质结构中的一种有趣现象。在此，我们研究了不对称 $S/F_1/F_2/S$ 结中的长程超谐波 Josephson 电流。研究表明，该电流是由厚 $F_1$ 层中的自旋三重态对 $\mid\uparrow\uparrow\rangle-$$\mid\downarrow\downarrow\rangle$ 或 $\mid\uparrow\uparrow\rangle+$$\mid\downarrow\downarrow\rangle$ 诱导产生的。特别薄的 $F_2$ 层的磁旋转不仅会调制超谐波电流的振幅，还能实现 $\mid\uparrow\uparrow\rangle-$$\mid\downarrow\downarrow\rangle$ 与 $\mid\uparrow\uparrow\rangle+$$\mid\downarrow\downarrow\rangle$ 之间的转换。此外，临界电流显示出对 $F_2$ 层厚度和交换场的振荡依赖关系。这些效应可用于设计操控超谐波电流的低温电子器件。相比之下，临界电流随 $F_1$ 层交换场的增加而单调下降；如果 $F_1$ 层转变为半金属，长程超流将被禁止，但 $\mid\uparrow\uparrow\rangle$ 仍存在于整个 $F_1$ 区域。这一现象与传统观点相悖，表明当前结中发生了自旋与电荷分离，这可能催生出有用的自旋电子器件。