Nonequilibrium Phenomena in Planar Mesoscopic Josephson SNS Structures Based on Superconducting Nb

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Nonequilibrium phenomena in planar Josephson SNS nanostructures, where the superconductor (S) is Nb and the normal metal (N) is Cu or Au, have been studied experimentally. Using additional N electrodes attached to the S banks of the Josephson SNS junction, transport measurements have been performed at low temperatures with the injection of quasiparticles with the use of local and nonlocal connection schemes. The charge-imbalance relaxation length in niobium at temperatures much lower than the superconducting transition temperature has been determined experimentally for the first time.

About the authors

I. S. Lakunov

Osipyan Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences

Email: lakunov.ivan@mail.ru
142432, Chernogolovka, Moscow region, Russia

S. V. Egorov

Osipyan Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences; Russian Quantum Center

Email: lakunov.ivan@mail.ru
142432, Chernogolovka, Moscow region, Russia; 121205, Skolkovo, Moscow, Russia

E. D. Mukhanova

Osipyan Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences

Email: lakunov.ivan@mail.ru
142432, Chernogolovka, Moscow region, Russia

I. E. Batov

Osipyan Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences; Faculty of Physics, HSE University

Email: lakunov.ivan@mail.ru
142432, Chernogolovka, Moscow region, Russia; 101000, Moscow, Russia

T. E. Golikova

Osipyan Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences

Email: golt2@list.ru
142432, Chernogolovka, Moscow region, Russia

V. V. Ryazanov

Osipyan Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences; Faculty of Physics, HSE University

Author for correspondence.
Email: golt2@list.ru
142432, Chernogolovka, Moscow region, Russia; 101000, Moscow, Russia

References

  1. D. Beckmann, H.B. Weber, and H. v. L¨ohneysen, Phys. Rev. Lett. 93, 197003 (2004).
  2. F. J. Jedema, M. S. Nijboer, A.T. Filip, and B. J. van Wees, Phys. Rev. B 67, 085319 (2003).
  3. P. Santhanam, C.C. Chi, S. J. Wind, M. J. Brady, and J. J. Bucchignano, Phys. Rev. Lett. 66, 2254 (1991).
  4. P. Cadden-Zimansky and V. Chandrasekhar, Phys. Rev. Lett. 97, 237003 (2006).
  5. K. Ohnishi, T. Kimura, and Y. Otani, J. Supercond. Nov. Magn. 24, 303306 (2011).
  6. G. Catelani, R. J. Schoelkopf, M.H. Devoret, and L. I. Glazman, Phys. Rev. B 84, 064517 (2011).
  7. H. Courtois, M. Meschke, J.T. Peltonen, and J. P. Pekola, Phys. Rev. Lett. 101, 067002 (2008).
  8. D. S. Golubev, N. S. Kirsanov, Z.B. Tan, A. Laitinen, A. Galda, V.M. Vinokur, M. Haque, A. Savin, G.B. Lesovik, and P. J. Hakonen, AIP Conf. Proc. 2362, 030003 (2021).
  9. S.B. Kaplan, C.C. Chi, D.N. Langenberg, J. J. Chang, S. Jafarey, and D. J. Scalapino, Phys. Rev. B 14, 4854 (1976).
  10. S.N. Artemenko and A.F. Volkov, Sov. Phys. Usp. 22, 295 (1979).
  11. F. S. Bergeret, M. Silaev, P. Virtanen, and T.T. Heikkiil¨a, Rev. Mod. Phys. 90, 041001 (2018).
  12. M. I. Khabipov, D.V. Balashov, F. Maibaum, A.B. Zorin, V.A. Oboznov, V.V. Bolginov, A.N. Rossolenko, and V.V. Ryazanov, Supercond. Sci. Technol. 23, 045032 (2010).
  13. T. Scheller, F. Mueller, R. Wendisch, O. Kieler, U. Springborn, K. Stoer, B. Egeling, T. Weimann, L. Palafox, R. Behr, and J. Kohlmann, Physics Procedia 36, 48 (2012).
  14. A.K. Feofanov, V.A. Oboznov, V.V. Bol'ginov, J. Lisenfeld, S. Poletto, V.V. Ryazanov, A.N. Rossolenko, M. Khabipov, D. Balashov, A.B. Zorin, P.N. Dmitriev, V.P. Koshelets, and A.V. Ustinov, Nat. Phys. 6, 593 (2010).
  15. A.V. Shcherbakova, K.G. Fedorov, K.V. Shulga, V.V. Ryazanov, V.V. Bolginov, V.A. Oboznov, S.V. Egorov, V.O. Shkolnikov, M. J. Wolf, D. Beckmann, and A.V. Ustinov, Supercond. Sci. Technol. 28, 025009 (2015).
  16. U. Patel, I.V. Pechenezhskiy, B. L.T. Plourde, M.G. Vavilov, and R. McDermott, Phys. Rev. B 96, 220501(R) (2017).
  17. E.T. Mannila, P. Samuelsson, S. Simbierowicz, J.T. Peltonen, V. Vesterinen, L. Gr¨onberg, J. Hassel, V. F. Maisi, and J. P. Pekola, Nat. Phys. 18, 145 (2022).
  18. M. Marin-Suarez, J.T. Peltonen, and J.P. Pekola, Nano Lett. 20(7), 5065 (2020).
  19. G.N. Goltsman, O. Okunev, G. Chulkova, A. Lipatov, A. Semenov, K. Smirnov, B. Voronov, A. Dzardanov, C. Williams, and R. Sobolewski, Appl. Phys. Lett. 79, 705 (2001).
  20. Yu. Korneeva, I. Florya, S. Vdovichev, M. Moshkova, N. Simonov, N. Kaurova, A. Korneev, and G. Goltsman, IEEE Trans. Appl. Supercond. 27 2201504 (2017).
  21. A. Schmid and G. Sch¨on, J. Low Temp. Phys. 20, 207 (1975).
  22. G. J. Dolan and L.D. Jackel, Phys. Rev. Lett. 39, 1628 (1977).
  23. Yu. I. Latyshev and F.Ya. Nad', JETP Lett. 29, 557 (1979).
  24. В.К. Каплуненко, В.В. Рязанов, В.В. Шмидт, ЖЭТФ 89(4(10)), 1389 (1985).
  25. F. H¨ubler, J. Camirand Lemyre, D. Beckmann, and H. v. L¨ohneysen, Phys. Rev. B 81 184524 (2010).
  26. T.E. Golikova, M. J. Wolf, D. Beckmann, I.E. Batov, I.V. Bobkova, A.M. Bobkov, and V.V. Ryazanov, Phys. Rev. B 89, 104507 (2014).
  27. K.Yu. Arutyunov, S.A. Chernyaev, T. Karabassov, D. S. Lvov, V. S. Stolyarov, and A. S. Vasenko, J. Phys.: Condens. Matter 30, 343001 (2018).
  28. D.W. Floet, J. J.A. Baselmans, T.M. Klapwijk, and J.R. Gao, Appl. Phys. Lett. 73, 2826 (1998).
  29. A.M. Kadin, L.N. Smith, and W. J. Skocpol, J. Low Temp. Phys. 38, 497 (1980).
  30. V.K. Kaplunenko and V.V. Ryazanov, Phys. Lett. A 110, 145 (1985).
  31. М. В. Карцовник, В.В. Рязанов, В. В. Шмидт, Письма в ЖЭТФ 33, 373 (1981).
  32. F. S. Bergeret and J.C. Cuevas, J. Low Temp. Phys. 153, 304 (2008).
  33. J.C. Hammer, J.C. Cuevas, F. S. Bergeret, and W. Belzig, Phys. Rev. B 76, 064514 (2007).
  34. F. Carillo, D. Born, V. Pellegrini, F. Tafuri, G. Biasiol, L. Sorba, and F. Beltram, Phys. Rev. B 78, 052506 (2008).
  35. R. Frielinghaus, I.E. Batov, M. Weides, H. Kohlstedt, R. Calarco, and Th. Sch¨apers, Appl. Phys. Lett. 96, 132504 (2010).
  36. H.Y. Guenel, I.E. Batov, H. Hardtdegen, K. Sladek, A. Winden, K. Weis, G. Panaitov, D. Gr¨utzmacher, and Th. Sch¨apers, J. Appl. Phys. 112, 034316 (2012).
  37. V.V. Ryazanov, V.V. Schmidt, and L.A. Ermolaeva, J. Low Temp. Phys. 45, 507 (1981).

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».