Anomal'nyy effekt Dzhozefsona v planarnoy gibridnoy strukture so spin-orbital'nym vzaimodeystviem

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Теоретически изучен способ формирования контролируемой фазовой неоднородности в гибридной структуре, состоящей из короткого джозефсоновского контакта на стыке двух тонких сверхпроводящих пленок, один из электродов которого частично покрыт ферромагнитным изолятором. Совместное действие спинового расщепления и спин-орбитального взаимодействия Рашбы на границе сверхпроводника и ферромагнетика приводит к генерации спонтанного сверхтока, изменяющего транспортные свойства контакта. Выполнены расчеты критического тока и ток-фазовой зависимости такой гибридной структуры и показана возможность создания на ее основе аномального джозефсоновского ϕ 0-контакта с плавным изменением фазового сдвига ϕ 0 в широких пределах.

About the authors

A. V Samokhvalov

Email: samokh@ipmras.ru

References

  1. K. V. Samokhin, Ann. Phys. 324, 2385 (2009).
  2. Ю. М. Шукринов, УФН 192, 345 (2022)
  3. M. Nadeem, M. S. Fuhrer, and X Wang, Nat. Rev. Phys. 5, 558 (2023).
  4. A. Buzdin and A. E. Koshelev, Phys. Rev. B 67, 220504 (2003).
  5. A. Buzdin, Phys. Rev. Lett. 101, 107005 (2008).
  6. K. K. Likharev, Rev. Mod. Phys. 51, 101 (1979).
  7. A. A. Golubov, M. Y. Kupriyanov, and E. Il’ichev, Rev. Mod. Phys. 76, 411 (2004).
  8. Л. Н. Булаевский, В. В. Кузий, А. А. Собянин, Письма в ЖЭТФ 25, 314 (1977) [JETP Lett. 25, 290 (1977)].
  9. A. I. Buzdin, L. N. Bulaevskii, and S. V. Panyukov, Pis’ma ZhETF 35, 147 (1982) [JETP Lett. 35, 178 (1982)].
  10. А. И. Буздин, М. Ю. Куприянов, Письма в ЖЭТФ 53, 308 (1991).
  11. V. V. Ryazanov, V. Oboznov, A. Rusanov, A. Veretennikov, A. Golubov, and J. Aarts, Phys. Rev. Lett. 86, 2427 (2001).
  12. A. I. Buzdin, Rev. Mod. Phys. 77, 935 (2005).
  13. V. B. Geshkenbein and A. I. Larkin, Pis’ma ZhETF 43, 306 (1986) [JETP Lett. 43, 395 (1986)].
  14. S. K. Yip, Phys. Rev. B 52, 3087 (1995).
  15. Y. Tanaka and S. Kashiwaya, Phys. Rev. B 56, 892 (1997).
  16. E. Goldobin, D. Koelle, R. Kleiner, and A. Buzdin, Phys. Rev. B 76, 224523 (2007).
  17. H. Sickinger, A. Lipman, M. Weides, R. G. Mints, H. Kohlstedt, D. Koelle, R. Kleiner, and E. Goldobin, Phys. Rev. Lett. 109, 107002 (2012).
  18. I. I. Soloviev, N. V. Klenov, S. V. Bakurskiy, V. V. Bol’ginov, V. V. Ryazanov, M. Yu. Kupriyanov, and A. A. Golubov. Appl. Phys. Lett. 105, 242601 (2014).
  19. F. Konschelle, I. V. Tokatly, and F. S. Bergeret, Phys. Rev. B 92, 125445 (2015).
  20. M. A. Silaev, I. V. Tokatly, and F. S. Bergeret, Phys. Rev. B 95, 184508 (2017).
  21. D. B. Szombati, S. Nadj-Perge, D. Car, S. R. Plissard, E. P. A. M. Bakkers, and L. P. Kouwenhoven, Nat. Phys. 12, 586 (2016).
  22. E. Strambini, A. Iorio, O. Durante, R. Citro,C. Sanz-Fernandez, C. Guarcello, I. V. Tokatly, A. Braggio, M. Rocci, N. Ligato, V. Zannier, L. Sorba, F. S. Bergeret, and F. A. Giazotto, Nature Nanotech. 15, 656 (2020).
  23. A. Assouline, C. Feuillet-Palma, N. Bergeal, T. Zhang, A. Mottaghizadeh, A. Zimmers, E. Lhuillier, M. Eddrie, P. Atkinson, M. Aprili, and H. Aubin, Nat. Commun. 10, 126 (2019).
  24. W. Mayer, M. C. Dartiailh, J. Yuan, K. S. Wickramasinghe, E. Rossi, and J. Shabani, Nat. Commun. 11, 212 (2020).
  25. S. Pal, C. Benjamin, EPL 126, 57002 (2019).
  26. 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, Nature Phys. 6, 593 (2010).
  27. E. Goldobin, H. Sickinger, M. Weides, N. Ruppelt, H. Kohlstedt, R. Kleiner, and D. Koelle, Appl. Phys. Lett. 102, 242602 (2013).
  28. I. I. Soloviev, N. V. Klenov, S. V. Bakurskiy, M. Y. Kupriyanov, A. L. Gudkov, and A. S. Sidorenko, Beilstein J. Nanotechnol. 8, 2689 (2017).
  29. R. Wakatsuki, Y. Saito, S. Hoshino, Y. M. Itahashi, T. Ideue, M. Ezawa, Y. Iwasa, and N. Nagaosa, Sci. Adv. 3, e1602390 (2017).
  30. A. Daido, Phys. Rev. Lett. 128, 037001 (2022).
  31. J. J. He, Y. Tanaka, and N. Nagaosa, New J. Phys. 24, 053014 (2022).
  32. T. Karabassov, I. V. Bobkova, A. A. Golubov, and A. S. Vasenko, Phys. Rev. B. 106, 224509 (2022).
  33. A. V. Putilov, S. V. Mironov, and A. I. Buzdin, Phys. Rev. B. 109, 014510 (2024).
  34. C. Baumgartner, L. Fuchs, A. Costa, S. Reinhardt, S. Gronin, G. C. Gardner, T. Lindemann, M. J. Manfra, P. E. Faria J., D. Kochan, J. Fabian, N. Paradiso, and C. Strunk, Nature Nanotech. 17, 39 (2022).
  35. Ya. V. Fominov and D. S. Mikhailov, Phys. Rev. B. 106, 134514 (2022).
  36. M. Alidoust and J. Linder, Phys. Rev. B 87, 060503 (2013).
  37. И. И. Соловьев, Н. В. Кленов, С. В. Бакурский, М. Ю. Куприянов, А. А. Голубов, Письма в ЖЭТФ 101, 258 (2015).
  38. A. V. Ustinov, Appl. Phys. Lett. 80, 3153 (2002).
  39. E. Goldobin, A. Sterck, T. Gaber, D. Koelle, and R. Kleiner, Phys. Rev. Lett. 92, 057005 (2004).
  40. E. Goldobin, S. Mironov, A. Buzdin, R. G. Mints, D. Koelle, and R. Kleiner, Phys. Rev. B 93, 134514 (2016).
  41. S. L. Miller, K. R. Biaga, J. R. Clem, and D. K. Finnemore, Phys. Rev. B 31, 2684 (1985).
  42. А. А. Голубов, М. Ю. Куприянов, ЖЭТФ 92, 1512 (1987).
  43. М. В. Фистуль, Письма в ЖЭТФ 52, 823 (1990).
  44. T. Golod, A. Rydh, and V. M. Krasnov, Phys. Rev. Lett. 104, 227003 (2010).
  45. T. Golod, R. A. Hovhannisyan, O. M. Kapran, V. V. Dremov, V. S. Stolyarov, V. M. Krasnov, Nano Lett. 21, 5240 (1921).
  46. A. A. Fraerman, S. A. Gusev, Y. N. Nozdrin, A. V. Samokhvalov, S. N. Vdovichev, L. Fritzsch, E. Il’ichev, and R. Stolz, Phys. Rev. B 73, 100503 (2006).
  47. А. В. Самохвалов, ЖЭТФ 131, 500 (2007).
  48. А. В. Самохвалов, С. Н. Вдовичев, Б. А. Грибков, С. А. Гусев, А. Ю. Климов, Ю. Н. Ноздрин, В. В. Рогов, А. А. Фраерман, С. В. Егоров, В. В. Больгинов, А. Б. Шкарин, В. С. Столяров, Письма в ЖЭТФ 95, 113 (2012).
  49. J. Chang, V. L. Mironov, B. A. Gribkov, A. A. Fraerman, S. A. Gusev, and S. N. Vdovichev, J. Appl. Phys. 100, 104304 (2006).
  50. A. V. Samokhvalov, Phys. Rev. B 80, 134513 (2009).
  51. P. M. Tedrow, J. E. Tkaczyk, and A. Kumar, Phys. Rev. Lett. 56, 1746 (1986).
  52. T. Tokuyasu, J. A. Sauls, and D. Rainer, Phys. Rev. B 38, 8823 (1988).
  53. A. Hijano, S. Ili’c, M. Rouco, C. Gonzalez-Orellana, M. Ilyn, C. Rogero, P. Virtanen, T. T. Heikkila, S. Khorshidian, M. Spies, N. Ligato, F. Giazotto, E. Strambini, and F. S. Bergeret, Phys. Rev. Research 3, 023131 (2021).
  54. A. A. Kopasov and A. S. Mel’nikov, Phys. Rev. B 105, 214508 (2022).
  55. I. V. Bobkova, A. M. Bobkov, and M. A. Silaev, J. Phys. Cond. Matt. 34, 353001 (2022).
  56. T. T. Heikkilia, M. Silaev, P. Virtanen, and F. S. Bergeret, Prog. Surf. Sci. 94, 100540 (2019).
  57. L. P. Gor’kov and E. I. Rashba, Phys. Rev. Lett. 87, 037004 (2001).
  58. V. M. Edelstein, Phys. Rev. B 67, 020505 (2003).
  59. Е. И. Рашба, ФТТ 2(6), 1224 (1960).
  60. В. М. Эдельштейн, ЖЭТФ 95, 2151 (1989).
  61. V. M. Edelstein, Phys. Rev. Lett. 75, 2004 (1995).
  62. S. S. Pershoguba, K. Bjornson, A. M. Black-Schaffer, and A. V. Balatsky, Phys. Rev. Lett. 115, 116602 (2015).
  63. A. G. Mal’shukov Phys. Rev. B 93, 054511 (2016).
  64. J. Baumard, J. Cayssol, F. S. Bergeret, and A. Buzdin, Phys. Rev. B 99, 014511 (2019).
  65. А. В. Самохвалов, ЖЭТФ 162, 941 (2022).
  66. J. W. A. Robinson, A. V. Samokhvalov, and A. I. Buzdin, Phys. Rev. B 99, 180501(R) (2019).
  67. А. В. Самохвалов, А. А. Копасов, А. Г. Кутлин, С. В. Миронов, А. И. Буздин, А. С. Мельников, Письма в ЖЭТФ 113, 38 (2021).
  68. J. Pearl, Appl. Phys. Lett. 5, 65 (1964).
  69. L. A. B. Olde Olthof, X. Montiel, J. W. A. Robinson, A. I. Buzdin, Phys. Rev. B 100, 220505(R) (2019).
  70. A. G. Mal’shukov, Phys. Rev. B 101, 134514 (2020).
  71. A. G. Mal’shukov, Phys. Rev. B 102 144503 (2020).
  72. В. П. Минеев, К. В. Самохин, ЖЭТФ 105, 747 (1994) [Sov. Phys. JETP 78, 401 (1994)].
  73. D. F. Agterberg, Physica C 387, 13 (2003).
  74. Ю. М. Иванченко, Т. К. Соболева, ФТТ 32, 2029 (1990).
  75. V. G. Kogan, V. V. Dobrovitski, J. R. Clem, Y. Mawatari, and R. G. Mints, Phys. Rev. B 63, 144501 (2001).
  76. M. Moshe, V. G. Kogan, and R. G. Mints, Phys. Rev. B 78 020510(R) (2008).
  77. А. Д. Полянин, Справочник по линейным уравнениям математической физики, ФИЗМАТЛИТ, М. (2001).
  78. А. А. Зубков, М. Ю. Куприянов, В. К. Семенов, ФНТ 7, 1365 (1981).
  79. V. Ruzhickiy, S. Bakurskiy, M. Kupriyanov, N. Klenov, I. Soloviev, V. Stolyarov, and A. Golubov, Nanomaterials 13, 1873 (2023).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 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».