Spin und magnetische Eigenschaften von supraleitenden Tunnelübergängen

Supraleitende Tunnelübergänge dienen als hervorragende Plattformen für die Untersuchung der komplizierten physikalischen Zusammenhänge, die sich aus dem Zusammenspiel von Spin-Wechselwirkungen - Spin-Bahn- und Austausch-Kopplung - und supraleitenden Korrelationen ergeben. Die jüngste Entdeckung des supraleitenden Diodeneffekts hat zu intensiven Forschungsaktivitäten geführt mit dem Ziel, Anomalien in den Strom-Phase-Relationen, wie beispielsweise die Gleichrichtung von Supraströmen bei Vorhandensein von Magnetochiralität, das Auftreten von phi0-Phasenverschiebungen und die möglicherweise damit verbundene topologische Supraleitung, zu verstehen. In diesem Projekt beabsichtigen wir, solche Effekte in supraleitenden Tunnelübergängen, die nichtkollineare Ferromagneten und Spin-Bahn-Kopplung an ihren Grenzflächen umfassen, zu untersuchen. Insbesondere werden wir theoretische Untersuchungen von mehrkomponentigen, nichtkollinearen, magnetischen supraleitenden Übergängen und deren Interferenz bei der Triplett-Erzeugung durchführen. Wir werden auch die Rolle von Triplett-Korrelationen beim supraleitenden Diodeneffekt untersuchen. Die Entwicklung zuverlässiger Nachweismethoden für Triplett-Supraströme ist ein wichtiges offenes Thema. Wir werden uns dieser Herausforderung stellen, indem wir neuartige Nachweismethoden auf der Grundlage von Spin-Torque und Spin-Valve-Effekten in Josephson-Übergängen theoretisch untersuchen. Schließlich werden wir den neuartigen Josephson-Hall-Effekt-Suprastromtransport in Anwesenheit nicht-kollinearer Magnetisierung untersuchen und nach experimentell umsetzbaren Wegen zum Nachweis dieses schwer fassbaren Phänomens suchen. Die theoretischen Untersuchungen werden auf effektiven Modellsystemen sowie auf numerischen Simulationen realistischer supraleitender Tunnelübergänge beruhen.