論文の概要: Critical supercurrent and $\phi_0$ state for probing a persistent spin helix

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.14586v3
• Date: Sun, 9 Aug 2020 16:21:30 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-21 17:31:39.479943
• Title: Critical supercurrent and $\phi_0$ state for probing a persistent spin helix
• Title（参考訳）: 持続スピンヘリックスを求める臨界超電流と$\phi_0$状態
• Authors: Mohammad Alidoust
• Abstract要約: ゼーマン場の存在下でのRashba-Dresselhaus spin-orbit Interaction (RDSOI) による2次元ジョセフソン接合における超電流の研究を行った。 以上の結果から, 持続性スピンヘリックスは, 十分に高い化学ポテンシャルを持つ機構である$mugg Delta$で明らかであり, 一方, 反対の機構である$musimDelta$では, 副作用が生じることが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: We theoretically study the profile of a supercurrent in two-dimensional Josephson junctions with Rashba-Dresselhaus spin-orbit interaction (RDSOI) in the presence of a Zeeman field. Through investigating self-biased supercurrent (so called $\varphi_0$-Josephson state), we obtain explicit expressions for the functionality of the $\varphi_0$ state with respect to RDSOI parameters ($\alpha,\beta$) and in-plane Zeeman field components ($h_x,h_y$). Our findings reveal that, when the chemical potential ($\mu$) is high enough compared to the energy gap ($\Delta$) in superconducting electrodes, i.e., $\mu \gg \Delta$, RSOI and DSOI with equal strengths ($|\alpha|=|\beta|$) cause vanishing $\varphi_0$ state independent of magnetization and the type of RDSOI. A Zeeman field with unequal components, i.e., $|h_x|\neq |h_y|$, however, can counteract and nullify the destructive impact of equal-strength RDSOIs (for one type only), where $\mu\sim\Delta$, although $|h_x|= |h_y|$ can still eliminate the $\varphi_0$ state. Remarkably, in the $\mu\sim\Delta$ limit, the $\varphi_0$ state is proportional to the multiplication of both components of an in-plane Zeeman field, i.e., $h_xh_y$, which is absent in the $\mu \gg \Delta$ limit. Furthermore, our results of critical supercurrents demonstrate that the persistent spin helices can be revealed in a high enough chemical potential regime $\mu\gg \Delta$, while an opposite regime, i.e., $\mu\sim\Delta$, introduces an adverse effect. In the ballistic regime, the "maximum" of the critical supercurrent occurs at $|\alpha|=|\beta|$ and the Zeeman field can boost this feature. The presence of disorder and nonmagnetic impurities change this picture drastically so the "minimum" of the critical supercurrent occurs at and around the symmetry lines $|\alpha|=|\beta|$.
• Abstract（参考訳）: 理論的には、ゼーマン場の存在下でのRashba-Dresselhaus spin-orbit interaction (RDSOI) との2次元ジョセフソン接合における超電流のプロファイルを理論的に研究する。 自己バイアス付き超電流(いわゆる$\varphi_0$-Josephson状態)を調べることで、RDSOIパラメータ($\alpha,\beta$)および面内ゼーマン場成分($h_x,h_y$)に対する$\varphi_0$状態の関数の明示的な式を得る。 以上の結果から,超伝導電極のエネルギーギャップ (\Delta$) に対して化学ポテンシャル (\mu$) が十分高い場合, 等強度 (|\alpha|=|\beta|$) の DSOI と$\mu \gg \Delta$ (RSOI) は磁化とRDSOIのタイプに依存しない$\varphi_0$ を消滅させることがわかった。 しかし、不等成分を持つゼーマン場、すなわち$|h_x|\neq |h_y|$は、同じ強度のRDSOIsの破壊的影響を(1つの型のみに対して)無効化することができるが、$|h_x|= |h_y|$は$\varphi_0$状態を取り除くことができる。 驚くべきことに、$\mu\sim\delta$ 極限において、$\varphi_0$ 状態は平面内ゼーマン場の両成分の乗算、すなわち $\mu \gg \delta$ 極限に存在しない $h_xh_y$ に比例する。 さらに, 臨界超電流実験の結果から, 持続的なスピンヘリックスは高い化学ポテンシャル系である$\mu\gg \delta$ で明らかとなり, 逆の系である$\mu\sim\delta$ が悪影響をもたらすことが示された。 弾道的状態において、臨界超電流の「最大」は$|\alpha|=|\beta|$で起こり、ゼーマン場はこの特徴を高めることができる。 障害や非磁性的不純物の存在は、この図を劇的に変えるので、臨界超電流の「最小」は対称性線 $|\alpha|=|\beta|$ の周辺で起こる。

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