Spin-transport in superconductors is a subject of fundamental and technical importance with the potential for applications in superconducting-based cryogenic memory and logic. Research in this area is rapidly intensifying with recent discoveries establishing the field of superconducting spintronics. In this perspective, we provide an overview of the experimental state-of-the-art with a particular focus on local and nonlocal spin-transport in superconductors and propose device schemes to demonstrate the viability of superconducting spin-based devices.

1.
I.
Žutić
,
J.
Fabian
, and
S. D.
Sarma
,
Rev. Mod. Phys.
76
,
323
(
2004
).
2.
S.
Maekawa
,
S. O.
Valenzuela
,
E.
Saitoh
, and
T.
Kimura
,
Spin Current
(
Oxford University Press
,
2012
).
3.
M.
Tinkham
,
Introduction of Superconductivity
(
Dover
,
2004
).
4.
Y. A.
Izyumov
,
Y. N.
Proshin
, and
M. G.
Khusainov
,
Phys.-Usp.
45
,
109
(
2002
).
5.
A. I.
Buzdin
,
Rev. Mod. Phys.
77
,
935
(
2005
).
6.
F. S.
Bergeret
,
A. F.
Volkov
, and
K. B.
Efetov
,
Rev. Mod. Phys.
77
,
1321
(
2005
).
7.
M. G.
Blamire
and
J. W. A.
Robinson
,
J. Phys.
26
,
453201
(
2014
).
10.
W.
Han
,
S.
Maekawa
, and
X.-C.
Xie
,
Nat. Mater.
19
,
139
(
2020
).
11.
I. M.
Dayton
,
T.
Sage
,
E. C.
Gingrich
,
M. G.
Loving
,
T. F.
Ambrose
,
N. P.
Siwak
,
S.
Keebaugh
,
C.
Kirby
,
D. L.
Miller
,
A. Y.
Herr
,
Q. P.
Herr
, and
O.
Naaman
,
IEEE Mag. Lett.
9
,
3301905
(
2018
).
12.
M.-H.
Nguyen
,
G. J.
Ribeill
,
M.
Gustafsson
,
S.
Shi
,
S. V.
Aradhya
,
A. P.
Wagner
,
L. M.
Ranzani
,
L.
Zhu
,
R.
Baghdadi
,
B.
Butters
,
E.
Toomey
,
M.
Colangelo
,
P. A.
Truitt
,
A.
Jafari-Salim
,
D.
McAllister
,
D.
Yohannes
,
S. R.
Cheng
,
R.
Lazarus
,
O.
Mukhanov
,
K. K.
Berggren
,
R. A.
Buhrman
,
G. E.
Rowlands
, and
T. A.
Ohki
,
Sci. Rep.
10
,
248
(
2020
).
13.
M.
Johnson
,
Appl. Phys. Lett.
65
,
1460
(
1994
).
14.
J. Y.
Gu
,
J. A.
Caballero
,
R. D.
Slater
,
R.
Loloee
, and
W. P.
Pratt
, Jr.
,
Phys. Rev. B
66
,
140507(R)
(
2002
).
15.
C. D.
Chen
,
W.
Kuo
,
D. S.
Chung
,
J. H.
Shyu
, and
C. S.
Wu
,
Phys. Rev. Lett.
88
,
047004
(
2002
).
16.
Y.-S.
Shin
,
H.-J.
Lee
, and
H.-W.
Lee
,
Phys. Rev. B
71
,
144513
(
2005
).
17.
C.
Bell
,
S.
Milikisyants
,
M.
Huber
, and
J.
Aarts
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
047002
(
2008
).
18.
N.
Poli
,
J. P.
Morten
,
M.
Urech
,
A.
Brataas
,
D. B.
Haviland
, and
V.
Korenivski
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
136601
(
2008
).
19.
H.
Yang
,
S.-H.
Yang
,
S.
Takahashi
,
S.
Maekawa
, and
S. S. P.
Parkin
,
Nat. Mater.
9
,
586
(
2010
).
20.
F.
Hübler
,
M. J.
Wolf
,
D.
Beckmann
, and
H. v.
Löhneysen
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
207001
(
2012
).
21.
C. H. L.
Quay
,
D.
Chevallier
,
C.
Bena
, and
M.
Aprili
,
Nat. Phys.
9
,
84
(
2013
).
22.
M. J.
Wolf
,
F.
Hübler
,
S.
Kolenda
,
H. v.
Löhneysen
, and
D.
Beckmann
,
Phys. Rev. B
87
,
024517
(
2013
).
23.
K.
Ohnishi
,
T.
Kimura
, and
Y.
Otani
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
192509
(
2010
).
24.
T.
Wakamura
,
N.
Hasegawa
,
K.
Ohnishi
,
Y.
Niimi
, and
Y.
Otani
,
Phys. Rev. Lett.
112
,
036602
(
2014
).
25.
T.
Wakamura
,
H.
Akaike
,
Y.
Omori
,
Y.
Niimi
,
S.
Takahashi
,
A.
Fujimaki
,
S.
Maekawa
, and
Y.
Otani
,
Nat. Mater.
14
,
675
(
2015
).
26.
K.
Ohnishi
,
Y.
Ono
,
T.
Nomura
, and
T.
Kimura
,
Sci. Rep.
4
,
6260
(
2014
).
27.
G. E.
Blonder
,
M.
Tinkham
, and
T. M.
Klapwijk
,
Phys. Rev. B
25
,
4515
(
1982
).
28.
S.
Takahashi
,
H.
Imamura
, and
S.
Maekawa
,
Phys. Rev. Lett.
82
,
3911
(
1999
).
29.
H. L.
Zhao
and
S.
Hershfield
,
Phys. Rev. B
52
,
3632
(
1995
).
30.
T.
Yamashita
,
S.
Takahashi
,
H.
Imamura
, and
S.
Maekawa
,
Phys. Rev. B
65
,
172509
(
2002
).
31.
M.
Silaev
,
P.
Virtanen
,
T. T.
Heikkilä
, and
F. S.
Bergeret
,
Phys. Rev. B
91
,
024506
(
2015
).
32.
S.
Takahashi
and
S.
Maekawa
,
Phys. Rev. Lett.
88
,
116601
(
2002
).
33.
T.
Taira
,
M.
Ichioka
,
S.
Takei
, and
H.
Adachi
,
Phys. Rev. B
98
,
214437
(
2018
).
34.
M.
Eschrig
,
Phys. Today
64
(
1
),
43
(
2011
).
35.
J.
Linder
and
J. W. A.
Robinson
,
Nat. Phys.
11
,
307
(
2015
).
36.
P. V.
Leksin
,
N. N.
Garif'yanov
,
I. A.
Garifullin
,
Y. V.
Fominov
,
J.
Schumann
,
Y.
Krupskaya
,
V.
Kataev
,
O. G.
Schmidt
, and
B.
Büchner
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
057005
(
2012
).
37.
N.
Banerjee
,
C. B.
Smiet
,
R. G. J.
Smits
,
A.
Ozaeta
,
F. S.
Bergeret
,
M. G.
Blamire
, and
J. W. A.
Robinson
,
Nat. Commun.
5
,
3048
(
2014
).
38.
X. L.
Wang
,
A.
Di Bernardo
,
N.
Banerjee
,
A.
Wells
,
F. S.
Bergeret
,
M. G.
Blamire
, and
J. W. A.
Robinson
,
Phys. Rev. B
89
,
140508(R)
(
2014
).
39.
A.
Srivastava
,
L. A. B.
Olde Olthof
,
A.
Di Bernardo
,
S.
Komori
,
M.
Amado
,
C.
Palomares-Garcia
,
M.
Alidoust
,
K.
Halterman
,
M. G.
Blamire
, and
J. W. A.
Robinson
,
Phys. Rev. Appl.
8
,
044008
(
2017
).
40.
R. S.
Keizer
,
S. T. B.
Gönnenwein
,
T. M.
Klapwijk
,
G.
Miao
,
G.
Xiao
, and
A.
Gupta
,
Nature
439
,
825
(
2006
).
41.
M. S.
Anwar
,
F.
Czeschka
,
M.
Hesselberth
,
M.
Porcu
, and
J.
Aarts
,
Phys. Rev. B
82
,
100501(R)
(
2010
).
42.
T. S.
Khaire
,
M. A.
Khasawneh
,
W. P.
Pratt
, Jr.
, and
N. O.
Birge
,
Phys. Rev. Lett.
104
,
137002
(
2010
).
43.
J. W. A.
Robinson
,
J. D. S.
Witt
, and
M. G.
Blamire
,
Science
329
,
59
(
2010
).
44.
J.
Wang
,
M.
Singh
,
M.
Tian
,
N.
Kumar
,
B.
Liu
,
C.
Shi
,
J. K.
Jain
,
N.
Samarth
,
T. E.
Mallouk
, and
M. H. W.
Chan
,
Nat. Phys.
6
,
389
(
2010
).
45.
N.
Banerjee
,
J. W. A.
Robinson
, and
M. G.
Blamire
,
Nat. Commun.
5
,
4771
(
2014
).
46.
Y.
Kalcheim
,
O.
Millo
,
A.
Di Bernardo
,
A.
Pal
, and
J. W. A.
Robinson
,
Phys. Rev. B
92
,
060501(R)
(
2015
).
47.
A.
Di Bernardo
,
S.
Diesch
,
Y.
Gu
,
J.
Linder
,
G.
Divitini
,
C.
Ducati
,
E.
Scheer
,
M. G.
Blamire
, and
J. W. A.
Robinson
,
Nat. Commun.
6
,
8053
(
2015
).
48.
Y.
Kalcheim
,
I.
Felner
,
O.
Millo
,
T.
Kirzhner
,
G.
Koren
,
A.
Di
Bernardo
,
M.
Egilmez
,
M. G.
Blamire
, and
J. W. A.
Robinson
,
Phys. Rev. B
89
,
180506(R)
(
2014
).
49.
Y.
Kalcheim
,
O.
Millo
,
M.
Egilmez
,
J. W. A.
Robinson
, and
M. G.
Blamire
,
Phys. Rev. B
85
,
10504
(
2012
).
50.
F. S.
Bergeret
,
A. F.
Volkov
, and
K. B.
Efetov
,
Phys. Rev. Lett.
86
,
4096
(
2001
).
51.
F. S.
Bergeret
and
I. V.
Tokatly
,
Phys. Rev. Lett.
110
,
117003
(
2013
).
52.
F. S.
Bergeret
and
I. V.
Tokatly
,
Phys. Rev. B
89
,
134517
(
2014
).
53.
S. H.
Jacobsen
,
J. A.
Ouassou
, and
J.
Linder
,
Phys. Rev. B
92
,
024510
(
2015
).
54.
S. H.
Jacobsen
,
I.
Kulagina
, and
J.
Linder
,
Sci. Rep.
6
,
23926
(
2016
).
55.
K.-R.
Jeon
,
C.
Ciccarelli
,
A. J.
Ferguson
,
H.
Kurebayashi
,
L. F.
Cohen
,
X.
Montiel
,
M.
Eschrig
,
J. W. A.
Robinson
, and
M. G.
Blamire
,
Nat. Mater.
17
,
499
(
2018
).
56.
X.
Montiel
and
M.
Eschrig
,
Phys. Rev. B
98
,
104513
(
2018
).
57.
K.-R.
Jeon
,
C.
Ciccarelli
,
H.
Kurebayashi
,
L. F.
Cohen
,
X.
Montiel
,
M.
Eschrig
,
S.
Komori
,
J. W. A.
Robinson
, and
M. G.
Blamire
,
Phys. Rev. B
99
,
024507
(
2019
).
58.
X.
Waintal
and
P.
Brouwer
,
Phys. Rev. B
65
,
054407
(
2002
).
59.
K.
Halterman
and
M.
Alidoust
,
Supercond. Sci. Technol.
29
,
055007
(
2016
).
60.
A.
Kleine
,
A.
Baumgartner
,
J.
Trbovic
, and
C.
Schönenberger
,
Euro. Phys. Lett.
87
,
27011
(
2009
).
61.
P.
Cadden-Zimansky
,
J.
Wei
, and
V.
Chandrasekhar
,
Nat. Phys.
5
,
393
(
2009
).
62.
S. B.
Chung
,
S. K.
Kim
,
K. H.
Lee
, and
Y.
Tserkovnyak
,
Phys. Rev. Lett
121
,
167001
(
2018
).
You do not currently have access to this content.