OBSERVATION OF REENTRANT DEPENDENCE OF THE CRITICAL CURRENT IN Nb-PdFe-Nb JOSEPHSON JUNCTIONS ON PdFe-BARRIER THICKNESS AND TEMPERATURE

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The results of studying multilayer superconductor-ferromagnet-superconductor (SFS) Josephson junctions based on superconducting niobium and weak ferromagnetic alloy Pd0.99Fe0.01 are presented. A minimum in the dependence of critical current density on F-layer thickness is discovered, which is one of the signs of π-state realization with a negative sign of current-phase relation. The presence of 0-π-transition, i.e., transition between π-state and 0-state with increasing F-layer thickness, is also confirmed by the observation of reentrant temperature dependence of critical current at ferromagnet thickness of about 43 nm. Modeling predicts the second order number of the observed 0-π-transition.

Авторлар туралы

V. Bol'ginov

Osipyan Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences

Email: bolg@issp.ac.ru
Ресей, Chernogolovka, 142432

A. Karpovich

Osipyan Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences

Email: bolg@issp.ac.ru
Ресей, Chernogolovka, 142432

L. Karelina

Osipyan Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences

Email: bolg@issp.ac.ru
Ресей, Chernogolovka, 142432

H. Shuravin

Osipyan Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences

Email: bolg@issp.ac.ru
Ресей, Chernogolovka, 142432

V. Ryazanov

Osipyan Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences; Moscow Institute of Physics and Technology; Russian Quantum Center, Skolkovo Innovation Center

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: bolg@issp.ac.ru
Ресей, Chernogolovka, 142432; Dolgoprudny, Moscow Region, 141700; Moscow, 121205

Әдебиет тізімі

  1. A. A. Golubov, M. Yu. Kupriyanov and E. Il’ichev, The Current-Phase Relation in Josephson Junctions, Rev. Mod. Phys. 76, 411 (2004).
  2. A. V. Ustinov, and V. K. Kaplunenko, Rapid SingleFlux Quantum Logic Using n-Shifters, J. Appl. Phys. 94, 5405 (2003).
  3. M. I. Khabipov, D. V. Balashov, F. Maibaum et al., A Single Flux Quantum Circuit With a FerromagnetBased Josephson п-Junction, Supercond. Sci. Technol. 23, 045032 (2010).
  4. A. Buzdin and A. E. Koshelev, Periodic Alternating 0and п-Junction Structures as Realization of ^-Josephson Junctions, Phys. Rev. B 67, 220504(R) (2003).
  5. M. J. A. Stoutimore, A. N. Rossolenko, V.V.Bol-ginov et al., Second-Harmonic Current-Phase Relation in Josephson Junctions With Ferromagnetic Barriers, Phys. Rev. Lett. 121, 177702 (2018).
  6. А. А. Максимовская, В. И. Ружицкий, Н. В. Кленов и др., Фазовая логика на основе джозеф-соновских п-контактов, Письма в ЖЭТФ 115, 786 (2022) [A. A. Maksimovskaya, V. I. Ruzhickiy, N. V. Klenov et al., Phase Logic Based on п Josephson Junctions, JETP Lett. 115, 735 (2022)].
  7. В. В. Больгинов, В. С. Столяров, Д. С. Соба-нин и др., Магнитные переключатели на основе джозефсоновских переходов Nb-PdFe-Nb с магнитомягкой ферромагнитной прослойкой, Письма в ЖЭТФ 95, 408 (2012).
  8. T. I. Larkin, V. V. Bol’ginov, V. S. Stolyarov et al., Ferromagnetic Josephson Switching Device with High Characteristic Voltage, Appl. Phys. Lett. 100, 222601 (2012).
  9. L. N. Karelina, R. A. Hovhannisyan, I. A. Golov-chanskiy et al., Scalable Memory Elements Based on Rectangular SIsFS Junctions, J. Appl. Phys. 130, 173901 (2021).
  10. D. S. Holmes, A. L. Ripple, and M. A. Manheimer Energy-Efficient Superconducting Computing — Power Budgets and Requirements, IEEE Trans. Appl. Supercond. 23, 1701610 (2013).
  11. А. И. Ларкин, Ю. Н. Овчинников, Неоднородное состояние сверхпроводников, ЖЭТФ 47, 1136 (1964).
  12. P. Fulde and R. A. Ferrel, Superconductivity in a Strong Spin-Exchange Field, Phys. Rev. 135, A550 (1964).
  13. E. A. Demler, G. B. Arnold, and M. R. Beasley, Superconducting Proximity Effects in Magnetic Metals, Phys. Rev. B 55, 15174 (1997).
  14. А. И. Буздин, Л. Н. Булаевский, С. В. Панюков, Осцилляции критического тока в зависимости от обменного поля и толщины ферромагнитного металла (F) в джозефсоновском контакте S-F-S, Письма в ЖЭТФ 35, 147 (1982).
  15. А. И. Буздин, Б. Вуйчич, М. Ю. Куприянов, Структуры ферромагнетик-сверхпроводник, ЖЭТФ 101, 231 (1992).
  16. V. A. Oboznov, V. V. Bol’ginov, A. K. Feofanov et al., Thickness Dependence of the Josephson Ground States of Superconductor-Ferromagnet-Superconductor Junctions, Phys. Rev. Lett. 96, 197003 (2006).
  17. T. Kontos, M. Aprili, J. Lesueur et al., Josephson Junction through a Thin Ferromagnetic Layer: Negative Coupling, Phys. Rev. Lett. 89, 137007 (2002).
  18. V. V. Ryazanov, V. A. Oboznov, A. Yu. Rusanov et al., Coupling of Two Superconductors Through a Ferromagnet: Evidence for a п Junction, Phys. Rev. Lett. 86, 2427 (2001).
  19. H. Sellier, C. Baraduc, F. Lefloch et al., Temperature-induced crossover between 0 and п states in S/F/S junctions, Phys. Rev. B 68, 054531 (2003).
  20. V. Zdravkov, A. Sidorenko, G. Obermeier et al., ReEntrant Superconductivity in Nb/Cui-xNix Bilayers, Phys. Rev. Lett. 97, 057004 (2006).
  21. И. Я. Коренблит, Е. Ф. Шендер, Ферромагнетизм неупорядоченных систем, УФН 126, 233 (1978).
  22. M. Yu. Kupriyanov, A. A. Go1ubov, and M. Siegel, Josephson Junctions with Ferromagnetic Materials, Proc. SPIE 6260, 62600S (2006).
  23. Л. Н. Карелина, Н. С. Шуравин, С. В. Егоров и др., Магнитные переключения FSF-мостиков при низких температурах, Письма в ЖЭТФ 119, 616 (2024).
  24. А. C. Ионин, H. C. Шуравин, Л. Н. Карелина и др., Экспериментальное исследование прототипа сверхпроводящего сигма-нейрона для адиабатических нейронных сетей, ЖЭТФ 164, 1008 (2023).
  25. O. M. Kapran, A. Iovan, T. Golod et al., Observation of the Dominant Spin-Triplet Supercurrent in Josephson Spin Valves with Strong Ni Ferromagnets, Phys. Rev. Res. 2, 013167 (2020).
  26. И. С. Вещунов, В. А. Обознов, А. Н. Россолен-ко и др., Наблюдение структуры магнитной области в тонких пленках Cuo.47 Nio.53 при низких температурах, Письма в ЖЭТФ 88, 791 (2008) [I. S. Veshchunov, V. A. Oboznov, A. N. Rossolenko et al., Observation of the Magnetic Domain Structure in Cuo.47 Nio.53 Thin Films at Low Temperatures, JETP Lett. 88, 758 (2008)].
  27. S. L. Miller, K. R. Biagi, J. R. Clem et al., Critical Currents of Cross-Type SuperconductingNormal-Superconducting Junctions in Perpendicular Magnetic Fields, Phys. Rev. B 31, 2684 (1985).
  28. O. B. Hyun, J. R. Clem, and D. K. Finnemore, Motion of a Single Superconducting Vortex, Phys. Rev. B 40, 175 (1989).
  29. А. А. Голубов, М. Ю. Куприянов, Влияние одиночных абрикосовских вихрей на свойства туннельных джозефсоновских переходов, ЖЭТФ 92, 1512 (1987).
  30. A. A. Golubov and M. Yu. Kupriyanov, Theoretical Investigation of Josephson Tunnel Junctions with Spatially Inhomogeneous Superconducting Electrodes, J. Low Temp. Phys. 70, 83 (1988).
  31. В. Н. Губанков, Ф. Н. Склокин, Л. С. Кузьмин и др., Изменение структуры абрикосовских вихрей в сверхпроводящих пленках джозефсоновского туннельного под действием у-облучения, Письма в ЖТФ 15, 54 (1989).
  32. T. Golod, A. Rydh, and V. M. Krasnov, Detection of the Phase Shift From a Single Abrikosov Vortex, Phys. Rev. Lett. 104, 227003 (2010).
  33. А. Бароне, Дж. Паттерно, Эффект Джозефсона, Мир, Москва (1984).
  34. A. Gubin, K. Il’in, S. Vitusevich et al., Dependence of Magnetic Penetration Depth on the Thickness of Superconducting Nb Thin Films, Phys. Rev. B 72, 064503 (2005).
  35. S. M. Frolov, D. J. Van Harlingen, V. A. Oboznov et al., Measurement of the Current-Phase Relation of Superconductor/Ferromagnet/Superconductor n Josephson Junctions, Phys. Rev. B 70, 144505 (2004).
  36. А. С. Ионин памяти в ферромагне-на основе Письма в Л. Н. Карелина, Н. С. Шуравин, и др., Эффект магнитной планарных микромостиках тик/сверхпроводник/ферромагнетик сильно разбавленного сплава PdFe, ЖЭТФ 116, 108 (2022).

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2024

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».