二硫化钼超导自旋阀中的谷与自旋开关效应

我们提出了一种空穴掺杂的二硫化钼 (MoS$_2$) 超导自旋阀 (F/S/F) 混合结构，其中在铁磁 (F) 区域化学势的特定范围内，所有入射波的安德烈夫反射过程均被抑制，且右侧 F 区域的交叉电导关键取决于两个 F 区域的磁化构型。利用散射形式体系，我们发现：在平行构型下，输运完全由弹性电子共隧穿 (CT) 过程介导；而通过反转右侧 F 区域的磁化方向，在低能区无需固定单一参数即可转变为纯交叉安德烈夫反射 (CAR) 过程。这表明在完美弹性 CT 与完美 CAR 过程之间存在谷和自旋开关效应，使得非局域电荷电流在右侧 F 区域内完全实现谷极化和自旋极化，且极化类型可通过反转该区域的磁化方向进行改变。我们进一步证明，MoS$_2$ 哈密顿量中强自旋轨道相互作用 $\lambda$ 和额外拓扑项 ($\beta$) 的存在增强了 CT 和 CAR 过程的电荷电导，并使其在超导区域较长长度下依然存在。此外，我们发现对于超导区域长度较小且高掺杂的结构，其热导率在低温下呈现线性温度依赖关系，而在高温下则呈指数增强。特别地，我们证明了 F 区域中热导率随交换场强度 ($h$) 的变化在 $h<\lambda$ 处显示最大值，且该最大值随温度升高向更大的交换场方向移动。