The nonreciprocal, diode-like electric transport in a superconductor/ferromagnet bilayer system, MoGe/Ni81Fe19, has been investigated. We found that a MoGe film on Ni81Fe19 spontaneously generates d.c. voltage by rectifying environmental fluctuations. By comparing the effect between MoGe films on different magnetic materials, we show that the amplitude of the spontaneous voltage generation is almost proportional to that of the nonreciprocal electric transport in MoGe, suggesting that the observed rectification mainly originates from the motion of superconducting vortex strings that can feel asymmetry in the magnetic environment between the MoGe surfaces.

1.
R.
Amirtharajah
and
A. P.
Chandrakasan
,
IEEE J. Solid-State Circuits
33
,
687
(
1998
).
2.
X.
Zhang
and
L.-D.
Zhao
,
J. Materiomics
1
,
92
(
2015
).
3.
C.
Song
,
Y.
Huang
,
J.
Zhou
,
J.
Zhang
,
S.
Yuan
, and
P.
Carter
,
IEEE Trans. Antennas Propag.
63
,
3486
(
2015
).
4.
W.
Shockley
,
The Bell Syst. Tech. J.
28
,
435
(
1949
).
5.
G. L. J. A.
Rikken
,
J.
Fölling
, and
P.
Wyder
,
Phys. Rev. Lett.
87
,
236602
(
2001
).
6.
G. L. J. A.
Rikken
and
P.
Wyder
,
Phys. Rev. Lett
94
,
016601
(
2005
).
7.
C. O.
Avci
,
K.
Garello
,
A.
Ghosh
,
M.
Gabureac
,
S. F.
Alvarado
, and
P.
Gambardella
,
Nat. Phys.
11
,
570
(
2015
).
8.
K.
Ishizaka
,
M. S.
Bahramy
,
H.
Murakawa
,
M.
Sakano
,
T.
Shimojima
,
T.
Sonobe
,
K.
Koizumi
,
S.
Shin
,
H.
Miyahara
,
A.
Kimura
,
K.
Miyamoto
,
T.
Okuda
,
H.
Namatame
,
M.
Taniguchi
,
R.
Arita
,
N.
Nagaosa
,
K.
Kobayashi
,
Y.
Murakami
,
R.
Kumai
,
Y.
Kaneko
,
Y.
Onose
, and
Y.
Tokura
,
Nat. Mater.
10
,
521
(
2011
).
9.
T.
Ideue
,
K.
Hamamoto
,
S.
Koshikawa
,
M.
Ezawa
,
S.
Shimizu
,
Y.
Kaneko
,
Y.
Tokura
,
N.
Nagaosa
, and
Y.
Iwasa
,
Nat. Phys.
13
,
578
(
2017
).
10.
R.
Wakatsuki
,
Y.
Saito
,
S.
Hoshino
,
Y. M.
Itahashi
,
T.
Ideue
,
M.
Ezawa
,
Y.
Iwasa
, and
N.
Nagaosa
,
Sci. Adv.
3
,
e1602390
(
2017
).
11.
Y.
Tokura
and
N.
Nagaosa
,
Nat. Commun.
9
,
3740
(
2018
).
12.
M.
Tinkham
,
Introduction to Superconductivity
, 2nd ed. (
Dover Publications
,
Mineola, NY
,
2004
).
13.
J. E.
Villegas
,
E. M.
Gonzalez
,
M. P.
Gonzalez
,
J. V.
Anguita
, and
J. L.
Vicent
,
Phys. Rev. B
71
,
024519
(
2005
).
14.
E.
Zhang
,
X.
Xu
,
Y.-C.
Zou
,
L.
Ai
,
X.
Dong
,
C.
Huang
,
P.
Leng
,
S.
Liu
,
Y.
Zhang
,
Z.
Jia
,
X.
Peng
,
M.
Zhao
,
Y.
Yang
,
Z.
Li
,
H.
Guo
,
S. J.
Haigh
,
N.
Nagaosa
,
J.
Shen
, and
F.
Xiu
,
Nat. Commun.
11
,
5634
(
2020
).
15.
Y. M.
Itahashi
,
T.
Ideue
,
Y.
Saito
,
S.
Shimizu
,
T.
Ouchi
,
T.
Nojima
, and
Y.
Iwasa
,
Sci. Adv.
6
,
eaay9120
(
2020
).
16.
T.
Ideue
,
S.
Koshikawa
,
H.
Namiki
,
T.
Sasagawa
, and
Y.
Iwasa
,
Phys. Rev. Res.
2
,
042046
(
2020
).
17.
J.
Lustikova
,
Y.
Shiomi
,
N.
Yokoi
,
N.
Kabeya
,
N.
Kimura
,
K.
Ienaga
,
S.
Kaneko
,
S.
Okuma
,
S.
Takahashi
, and
E.
Saitoh
,
Nat. Commun.
9
,
4922
(
2018
).
18.
S.
Dutta
,
I.
Roy
,
S.
Basistha
,
S.
Mandal
,
J.
Jesudasan
,
V.
Bagwe
, and
P.
Raychaudhuri
,
J. Phys.
32
,
075601
(
2020
).
19.
H.
Arisawa
,
Y.
Fujimoto
,
T.
Kikkawa
, and
E.
Saitoh
,
Nat. Commun.
15
,
6912
(
2024
).
20.
B. I.
Halperin
,
G.
Refael
, and
E.
Demler
,
Int. J. Mod. Phys. B
24
,
4039
(
2010
).
21.
C. P.
Bean
and
J. D.
Livingston
,
Phys. Rev. Lett.
12
,
14
(
1964
).
22.
K.
Uchida
,
J.
Ohe
,
T.
Kikkawa
,
S.
Daimon
,
D.
Hou
,
Z.
Qiu
, and
E.
Saitoh
,
Phys. Rev. B
92
,
014415
(
2015
).
23.
Y.
Wu
,
S.
Dutta
,
J.
Jesudasan
,
A.
Frydman
, and
A.
Roy
,
Rev. Sci. Instrum.
91
,
095112
(
2020
).
24.
S.
Okuma
,
J.
Inoue
, and
N.
Kokubo
,
Phys. Rev. B
76
,
172503
(
2007
).
25.
N.
Yokoi
and
E.
Saitoh
,
J. High Energy Phys.
2018
,
22
.
26.
Y.
Li
,
Y.
Li
,
P.
Li
,
B.
Fang
,
X.
Yang
,
Y.
Wen
,
D.
Zheng
,
C.
Zhang
,
X.
He
,
A.
Manchon
,
Z.-H.
Cheng
, and
X.
Zhang
,
Nat. Commun.
12
,
540
(
2021
).
27.
C.
Papadopoulos
,
A.
Rakitin
,
J.
Li
,
A. S.
Vedeneev
, and
J. M.
Xu
,
Phys. Rev. Lett.
85
,
3476
(
2000
).
28.
P.
Makushko
,
S.
Kovalev
,
Y.
Zabila
,
I.
Ilyakov
,
A.
Ponomaryov
,
A.
Arshad
,
G. L.
Prajapati
,
T. V. A. G.
de Oliveira
,
J.-C.
Deinert
,
P.
Chekhonin
,
I.
Veremchuk
,
T.
Kosub
,
Y.
Skourski
,
F.
Ganss
,
D.
Makarov
, and
C.
Ortix
,
Nat. Electron.
7
,
207
(
2024
).
You do not currently have access to this content.