Inverse Faraday Effect in Superconductors with a Finite Gap in the Excitation Spectrum

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The inverse Faraday effect (generation of a time-independent magnetic moment under the action of a circularly polarized electromagnetic wave) in mesoscopic superconducting samples with a finite gap in the excitation spectrum is analytically described. Within the modified time-dependent Ginzburg–Landau theory (Kramer–Watts-Tobin equations) for thin superconducting disks, it is shown that the temperature dependence of the optically induced magnetic moment is nonmonotonic in a wide range of parameters and contains a maximum. This maximum is due to the dephasing between the spatial oscillations of the magnitude and the phase of the order parameter, which arises with a decrease in the temperature and, correspondingly, in the characteristic relaxation time of perturbations in the superconducting condensate.

About the authors

A. V Putilov

Institute for Physics of Microstructures, Russian Academy of Sciences, 603950, Nizhny Novgorod, Russia

Email: alputilov@ipmras.ru

S. V Mironov

Institute for Physics of Microstructures, Russian Academy of Sciences, 603950, Nizhny Novgorod, Russia

Email: alputilov@ipmras.ru

A. S Mel'nikov

Institute for Physics of Microstructures, Russian Academy of Sciences, 603950, Nizhny Novgorod, Russia; Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University), 141701, Dolgoprudnyi, Moscow region, Russia

Email: alputilov@ipmras.ru

A. A Bespalov

Institute for Physics of Microstructures, Russian Academy of Sciences, 603950, Nizhny Novgorod, Russia

Author for correspondence.
Email: alputilov@ipmras.ru

References

  1. I. Chiorescu, Y. Nakamura, C. J. P. M. Harmans, and J. E. Mooij, Science 299, 1869 (2003).
  2. S. Anders, M. G. Blamire, F.-I. Buchholz, D.-G. Cr'et'e, R. Cristiano, P. Febvre, L. Fritzsch, A. Herr, E. Il'ichev, J. Kohlmann, J. Kunert, H.-G. Meyer, J. Niemeyer, T. Ortlepp, H. Rogalla, T. Schurig, M. Siegel, R. Stolz, E. Tarte, H. J. M. ter Brake, H. Toepfer, J.-C. Villegier, A. M. Zagoskin, and A. B. Zorin, Phys. C 410, 2079 (2010).
  3. M. Eschrig, Adv. Phys. 55, 47 (2006).
  4. J. Linder and J. Robinson, Nat. Phys. 11, 307 (2015).
  5. S. Mironov, E. Goldobin, D. Koelle, R. Kleiner, Ph. Tamarat, B. Lounis, and A. Buzdin, Phys. Rev. B 96, 214515 (2017).
  6. W. Magrini, S. V. Mironov, A. Rochet, P. Tamarat, A. I. Buzdin, and B. Lounis, Appl. Phys. Lett. 114, 142601 (2019).
  7. S. Mironov, H. Meng, and A. Buzdin, Appl. Phys. Lett. 116, 162601 (2020).
  8. S. V. Mironov and A. I. Buzdin, Phys. Rev. B 104, 134502 (2021).
  9. G. M. Eliashberg, Pis'ma v ZhETF 11, 186 (1970)
  10. JETP Lett. 11, 114 (1970).
  11. T. M. Klapwijk, J. N. van den Bergh, and J. E. Mooij, J. Low Tem. Phys. 26, 385 (1977).
  12. D. Fausti, R. I. Tobey, N. Dean, S. Kaiser, A. Dienst, M. C. Ho mann, S. Pyon, T. Takayama, H. Takagi, and A. Cavalleri, Science 331, 189 (2011).
  13. R. Mankowsky, A. Subedi, M. F¨orst et al. (Collaboration), Nature 516, 71 (2014).
  14. S. Veshchunov, W. Magrini, S. V. Mironov, A. G. Godin, J.-B. Trebbia, A. I. Buzdin, Ph. Tamarat, and B. Lounis, Nat.Commun. 7, 12801 (2016).
  15. S. V. Mironov, A. S. Mel'nikov, I. D. Tokman, V. Vadimov, B. Lounis, and A. I. Buzdin, Phys. Rev. Lett. 126, 137002 (2021).
  16. M. D. Croitoru, B. Lounis, and A. I. Buzdin, Phys. Rev. B 105, L020504 (2022).
  17. M. D. Croitoru, S. V. Mironov, B. Lounis, and A. I. Buzdin, Adv. Quantum Technol. 5, 2200054 (2022).
  18. V. D. Plastovets, I. D. Tokman, B. Lounis, A. S. Mel'nikov, and A. I. Buzdin, Phys. Rev. B 106, 174504 (2022).
  19. L. P. Pitaevskii, JETP 12, 1008 (1961).
  20. J. P. van der Ziel, P. S. Pershan, and L. D. Malmstrom, Phys. Rev. Lett. 15, 190 (1965).
  21. A. Kirilyuk, A. V. Kimel, and T. Rasing, Rev. Mod. Phys. 82, 2731 (2010).
  22. A. Kirilyuk, A. V. Kimel, and T. Rasing, Rep. Prog. Phys. 76, 026501 (2013).
  23. V. Kimel, A. Kirilyuk, P. A. Usachev, R. V. Pisarev, A. M. Balbashov, and Th. Rasing, Nature 435, 655 (2005).
  24. C. D. Stanciu, F. Hansteen, A. V. Kimel, A. Tsukamoto, A. Itoh, A. Kirilyuk, and Th. Rasing, Phys. Rev. Lett. 98, 207401 (2007).
  25. O. H.-C. Cheng, D.],H. Son, and M. Sheldon, Nature Photon. 14, 365 (2020).
  26. R. Hertel, J. Magn. Mag. Materials 303, L1 (2006).
  27. R. Hertel and M. F¨ahnle, Phys. Rev. B 91, 020411(R) (2015).
  28. M. Battiato, G. Barbalinardo, and P. M. Oppeneer, Phys. Rev. B 89, 014413 (2014).
  29. I. D. Tokman, Phys. Lett. A 252, 83 (1999).
  30. G. F. Quinteiro and P. I. Tamborenea, Europhys. Lett. 85, 47001 (2009).
  31. K. L. Koshelev, V. Yu. Kachorovskii, and M. Titov, Phys. Rev. B 92, 235426 (2015).
  32. K. L. Koshelev, V. Yu. Kachorovskii, M. Titov, and M. S. Shur, Phys. Rev. B 95, 035418 (2017).
  33. O. V. Kibis, Phys. Rev. Lett. 107, 106802 (2011).
  34. M. V. Durnev and S. A. Tarasenko, Phys. Rev. B 103, 165411 (2021).
  35. L. Kramer and R. J. Watts-Tobin, Phys. Rev. Lett. 40, 1041 (1978).
  36. R. J. Watts-Tobin, Y. Kr¨ahenbu¨hl, and L. Kramer, J. Low Temp. Phys. 42, 459 (1981).
  37. А. А. Голуб, ЖЭТФ 71, 341 (1976).
  38. G. Shon and V. Ambegaokar, Phys. Rev. B 19, 3515 (1979).
  39. Б. И. Ивлев, Н. Б. Копнин, Успехи физических наук 142, 435 (1984)
  40. B. I. Ivlev and N. B. Kopnin, Sov. Phys.-Uspekhi 27, 206 (1984).
  41. Л. Д. Ландау, Л. П. Питаевский, Е. М. Лифшиц, Электродинамика сплошных сред, Физматлит, М. (2001).
  42. N. B. Kopnin, Theory of Nonequilibrium Superconductivity, Oxford Science, London (2001).
  43. S. G. Doettinger, S. Kittelberger, R. P. Huebener, and C. C. Tsuei, Phys. Rev. B 56, 14157 (1997).
  44. A. Pashkin, M. Porer, M. Beyer, K. W. Kim, A. Dubroka, C. Bernhard, X. Yao, Y. Dagan, R. Hackl, A. Erb, J. Demsar, R. Huber, and A. Leitenstorfer, Phys. Rev. Lett. 105, 167001 (2010).
  45. V. D. Plastovets, I. D. Tokman, B. Lounis, A. S. Mel'nikov, and A. I. Buzdin, Phys. Rerv. B 106, 174504 (2022).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».