Spin-polarized currents and impurity-induced bound states in mesoscopic s-wave superconducting loops
Spin-polarized currents and impurity-induced bound states in mesoscopic s-wave superconducting loops
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介观 s 波超导环中的自旋极化电流和杂质引起的束缚态
DOI：
10.1209/0295-5075/112/27009
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发表时间：
2015-10
期刊：
影响因子：
1.8
通讯作者：
Shi-Ping Zhou
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Guo-Qiao Zha;Shi-Ping Zhou
通过自洽求解Bogoliubov-de Gennes方程，研究了具有自旋-轨道相互作用的介观s波超导环中的自旋电流。由于自旋反转对称性的破缺，在样品的内、外缘附近可以观察到手征相反的自旋极化电流。在强散射极限下，出现了与引入的磁性和非磁性杂质相结合的普适态。与非磁性杂质的情况不同，磁性杂质的情况下会产生带隙束缚态，并且在弱杂质强度下能级可以穿过费米能级。因此，自旋电流在交叉点处跳跃，并显示出杂质强度的新特征。此外，电流演化敏感地依赖于单个杂质的位置，并且由于量子干涉效应，许多磁性杂质之间的适当相对位置可以显示更多的零能量模式。
The spin current is investigated in mesoscopic s-wave superconducting loops with spin-orbit interaction by solving the Bogoliubov-de Gennes equations self-consistently. Due to the breaking of spin-reversal symmetry, the spin-polarized currents with opposite chirality flowing near the inner and outer edges of the sample can be observed. A universal state bound to the introduced magnetic and nonmagnetic impurities appears in the strong scattering limit. Differently from the case of a nonmagnetic impurity, midgap bound states arise for the magnetic case, and the energy level can cross the Fermi level at some weak impurity strength. Consequently, the spin current jumps at the crossing point and shows novel features with impurity strength. Further, the current evolution depends sensitively on the located site of a single impurity, and more zero-energy modes can show up for an appropriate relative position between many magnetic impurities due to the quantum interference effect.
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