强自旋极化磁性材料横向自旋分辨Josephson二极管效应的必要条件

我们提出了出现于两个自旋重合超导体之间强自旋极化非均匀磁性材料(FM)中电荷和自旋Josephson二极管效应的必要条件。FM的自旋纹理的非共面性导致量子几何相位Δφ'进入Josephson电流相位关系(CPR)，类似于超导体相位差，从而导致电荷和自旋Josephson二极管效应。我们的研究表明，只有当CPR不存在相位反转中心时才会出现此类效应，满足以下条件。首先，自旋纹理的非共面性是打破空间反演对称性的必要条件。其次，两个自旋带都必须贡献于传输，即在半金属异构结构中不存在该效应。第三，需要不同的带特异性态密度，这一条件由FM的强自旋极化确保。最后，CPR中需要更高次谐波，即在隧穿极限中不存在该效应。然而，即使在这种情况下，CPR也不能有相位反转中心，这由量子几何相位受限于Δφ'≠kπ/2(k∈Z)确保。我们提出了包含所有这些要点的最小现象学模型，定性地说明了我们的理论。