螺旋磁体 Josephson 结中零场 Josephson 二极管效应的观测
超导电性
2025-12-02 v1
摘要
Cr₁/₃NbS₂ 是一种过渡金属二硫化物，同时也是手性螺旋磁体，因此缺乏反演对称性并在位置与动量空间中具有非零 Berry 曲率。已知时间反演对称性破缺与反演对称性破缺的组合可产生非互易现象，但这些体系与超导性的相互作用尚不为人所知。我们展示了由 Cr₁/₃NbS₂ 制造的 Josephson 结，其磁衍射图样在磁场和临界电流方面均表现出不对称性。正临界电流与负临界电流之间的非互易性通常称为 Josephson 二极管效应，在磁衍射图样的某些区域效率高达 η=20%，且在零外加磁场下依然存在。我们提出钉扎的 Abrikosov 涡旋是该系统不对称磁场响应的主要机制，而 Cr₁/₃NbS₂ 的非零自旋手性导致了二极管效应。含涡旋的 Josephson 结磁衍射图样模拟显示出与观测一致的零场偏移，而含面外倾斜的手性自旋结构模拟则显示出二极管效应。
引用
@article{arxiv.2512.01379,
title = {Observation of a Zero-Field Josephson Diode Effect in a Helimagnet Josephson Junction},
author = {Alexander Beach and Mostafa Tanhayi Ahari and Younghyuk Kim and Kannan Lu and Gregory MacDougall and Matthew Gilbert and Nadya Mason},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.01379},
year = {2025}
}