具有金属三层结构的约瑟夫森结中奇频自旋三重态库珀对诱导的磁化
摘要
我们从理论上研究了 s 波超导体/铁磁金属/普通金属/铁磁金属/s 波超导体（S/F1/N/F2/S）约瑟夫森结中普通金属内部诱导的磁化。使用准经典格林函数方法，我们证明了 N 内部的磁化变得有限。这种磁化的起源是由于在 S/F1/N/F2/S 结中通过近邻效应诱导的由等量且反向自旋电子形成的奇频自旋三重态库珀对。我们发现 N 中的磁化 M(d,q) 可以分解为两部分，M(d,q)=MI(d)+MII(d,q)，其中 q 是两个 S 之间的超导相位差，d 是 N 的厚度。MI(d) 通常存在于 S/F 结中，而 MII(d,q) 携带所有 q 依赖性，代表约瑟夫森结中两个 S 之间相位相干的指纹。因此，q 依赖性允许我们在固定 d 时通过调节 q 来控制 N 中的磁化。我们表明 MI(d) 随 d 的增加而缓慢减小，而依赖于 q 的磁化 MII(d,q) 随 d 快速衰减。此外，我们发现当直流电压 V 以及频率为 w_S 的交流电压 v_ac(t) 同时施加到 S/F1/N/F2/S 结时，时间平均磁化 <MII(d,q)> 在每个共振直流电压 Vn=nhw_S/2e（n：整数）处表现出不连续的峰值。这是因为 MII(d,q) 通常随时间 t 振荡（交流磁化），且 dq/dt=2e[V+v_ac(t)]/h，因此 <MII(d,q)>=0，但在 Vn 处的直流电压下它可以转换为与时间无关的直流磁化。我们还讨论了在现实系统中 N 中诱导的磁化可以达到可测量的大小。因此，诱导磁化的测量可作为检测约瑟夫森结中两个 S 之间相位相干的替代方法。我们的结果也为超导自旋电子学器件中的可调磁化提供了基本概念。
关键词
引用
@article{arxiv.1507.03763,
title = {Magnetization induced by odd-frequency spin-triplet Cooper pairs in a Josephson junction with metallic trilayers},
author = {S. Hikino and S. Yunoki},
journal= {arXiv preprint arXiv:1507.03763},
year = {2015}
}
备注
17 pages, 12 figures, to be published in Phys. Rev. B