具有外在 SOC 的超导/铁磁混合结构中的超电流诱导长程三重态关联与可控约瑟夫森效应

我们预言，在具有外在杂质自旋轨道耦合（SOC）的超导/铁磁（S/F）混合结构中，长程三重态关联（LRTC）可由沿 S/F 界面流经超导引线的超电流产生并调控。LRTC 通过两种基本机制出现。第一种机制的本质是由超导自旋霍尔效应产生三重态对。在凝聚动量（condensate momentum）与铁磁磁化强度适当相互取向下，这些对子在铁磁体中为长程的。第二种机制基于 S/F 界面的单态-三重态转换，随后通过自旋流交换机制使所得短程反平行自旋对的自旋发生旋转。我们研究了超电流诱导 LRTC 在 S/F 双层与 S/F/S 约瑟夫森结中的结构。我们证明，在通过超电流诱导 LRTC 实现约瑟夫森耦合的 S/F/S 结中，基态相位可在 $0$ 与 $\pi$ 之间可控切换。该切换通过反转其中一条超导引线中的超电流实现，从而实现了 $0-\pi$ 移相器的新物理原理。