非中心对称超导体中的约瑟夫森效应

项目名称： 非中心对称超导体中的约瑟夫森效应

项目编号： No.11204187

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 物理学I

项目作者： 刘军丰

作者单位： 南方科技大学

项目金额： 24万元

中文摘要： 本项目将致力于基于非中心对称超导体的约瑟夫森结中约瑟夫森效应的理论研究。由于在非中心对称超导体中，自旋单态与自旋三重态的电子配对相互混合，基于非中心超导体的约瑟夫森结中的电荷超流与自旋超流将会发生很强的耦合，并提供可能的自旋电子学应用。非中心对称超导体中存在的受拓扑保护的零能表面态，成为最近本领域的研究热点。本项目将考察这些表面态对约瑟夫森电荷超流以及自旋超流的影响，并借此探察可能的自旋电子学应用。临界电荷超流的低温反常将是最直接的效应。当非中心对称超导体约瑟夫森结中间的耦合材料是铁磁材料时，将会出现更加丰富的自旋相关的约瑟夫森物理现象。可能产生约瑟夫森结的0-pi相变甚至可连续调控的平衡相位差。另外，由具有不同点群对称性的非中心对称超导体组成的约瑟夫森结以及强自旋轨道耦合作用下的情形也是本项目要研究的课题。

中文关键词： 非中心对称超导体；自旋轨道耦合；反常约瑟夫森效应；；

英文摘要： This project concerns the theory of the Josephson effect in junctions based on noncentrosymmetric superconductors. Because spin-singlet s (or d)-wave pairing is mixed with spin-triplet p (or f)-wave pairing due to spin-orbit coupling, we could expect a strong interplay between charge and spin supercurrents and potential applications in Josephson-junction-based spintronics. The existence of topologically protected flat zero-energy surface bands was recently predicted in nodal noncentrosymmetric superconductors. We are motivated to explore the influence of these zero-energy surface states on the charge supercurrent and spin supercurrent in noncentrosymmetric-superconductor Josephson junctions and potential applications in spintronics. We expect to see a low-temperature anomaly in the critical charge current. When a noncentrosymmetric-superconductor Josephson junction is realized by a ferromagnetic barrier, the physics become particularly rich. $0$-$\pi$ transitions or even continuously tunable equilibrium phase differences can exist. Furthermore, junctions between noncentrosymmetric superconductors of different point group symmetry and the case of moderate to strong spin-orbit coupling will also be explored.

英文关键词： noncentrosymmetric superconductor；spin-orbit coupling；anomalous Josephson effect；；