基于二维电子气的约瑟夫逊结上约瑟夫逊超电流二极管效应的微观研究
摘要：具有同时缺乏空间反演和时间反演对称性的超导系统最近成为了实验和理论研究活动的热点。它们能够携带依赖于极性（电流方向）的超电流，被称为超电流二极管效应，可能被实际应用于设计无耗散的现代半导体二极管的替代品。通过与传统超导体的临近作用，在二维电子气体（2DEG）中实现的磁性Josephson结可能属于最引人注目和多用途的超电流整流器平台。从Bogoliubov-de Gennes方法出发，我们提供了一个最小的理论模型来研究自旋轨道耦合和2DEG内的磁性交换对安德烈耶夫束缚态和Josephson电流-相位关系的影响。在假设真实的结参数的基础上，我们评估了极性相关的临界电流，以量化这些Josephson结作为超电流二极管的效率，并讨论了自旋轨道耦合、磁性交换和非超导弱链的透明度对Josephson超电流二极管效应的可调控性。此外，我们证明在足够大的磁性交换下，这些结可能会经历电流反转的$ 0 $-$ pi $相变，这会呈现为尖峰，然后突然抑制超电流二极管效应的效率。我们模型得到的Josephson超电流二极管效应的特性令人信服地重新产生了最近实验中观察到的许多独特特征，验证了其稳健性和适用性，适合用于进一步的研究。
作者：Andreas Costa and Jaroslav Fabian and Denis Kochan
论文ID：2303.14823
分类：Superconductivity
分类简称：cond-mat.supr-con
提交时间：2023-08-25