Stabilizatsiya pretsessii namagnichennosti v SFS φ 0-perekhode v oblasti ferromagnitnogo rezonansa

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Исследована динамика намагниченности LC-шунтированного джозефсоновского SFS φ 0 перехода в случае, когда частоты ферромагнитного и параллельного резонансов находятся в непосредственной близости друг к другу. Рассчитанные вольт-амперные характеристики и зависимости намагниченности ферромагнитного F-слоя от тока через SFS-переход коррелируют с соответствующими временными зависимостями намагниченности my (t) и напряжения V(t). Продемонстрирована уникальная возможность стабилизации прецессии намагниченности посредством LC-шунтирования в довольно широкой области токов через переход.

References

  1. A.V. Ustinov and V.K. Kaplunenko, “Rapid single- flux quantum logic using π-shifters”, J. Appl. Phys. 94, 5405 (2003).
  2. 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, “Implementation of superconductor/ferromagnet/superconductor π-shifters in superconducting digital and quantum circuits”, Nature Phys. 6, 593 (2010).
  3. J. Linder and J.W.A. Robinson, “Superconducting spintronics”, Nature Phys. 11, 307 (2015).
  4. I. I. Soloviev, V. I. Ruzhickiy, S.V. Bakurskiy, N.V. Klenov, M.Yu. Kupriyanov, A.A. Golubov, O.V. Skryabina, and V. S. Stolyarov, “Superconducting circuits without inductors based on bistable Josephson junctions”, Phys. Rev. Appl. 16, 014052 (2021).
  5. А.С. Мельников, С. В. Миронов, А.В. Самохвалов, А.И. Буздин, “Сверхпроводящая спинтроника: современное состояние и перспективы”, УФН 192, 1339 (2022)
  6. S. Mel’nikov, S.V. Mironov, A.V. Samokhvalov, and A. I. Buzdin, “Superconducting spintronics: state of the art and prospects”, Phys.-Uspekhi 65, 1248 (2022).
  7. N.O. Birge and N. Satchell, “Ferromagnetic materials for Josephson π junctions”, APL Mater. 12, 041105 (2024).
  8. A. I. Buzdin, “Direct coupling between magnetism and superconducting current in the Josephson junction”, Phys. Rev. Lett. 101, 107005 (2008).
  9. F. Konschelle and A. I. Buzdin, “Magnetic moment manipulation by a Josephson current”, Phys. Rev. Lett. 102(1), 017001 (2009).
  10. Yu.M. Shukrinov. “Anomalous Josephson effect”, Phys.-Uspekhi 65, 317 (2022).
  11. H. Sickinger, A. Lipman, M. Weides, R.G. Mints, H. Kohlstedt, D. Koelle, R. Kleiner, and E. Goldobin, “Experimental evidence of a φ Josephson junction”, Phys. Rev. Lett. 109 107002 (2012).
  12. D.B. Szombati, S. Nadj-Perge, D. Car, S.R. Plissard, E.P.A.M. Bakkers, and L.P. Kouwenhoven, “Josephson ϕ0-junction in nanowire quantum dots”, Nature Phys. 12(6), 568 (2016).
  13. A. Assouline, C. Feuillet-Palma, N. Bergeal, T. Zhang, A. Mottaghizadeh, A. Zimmers, E. Lhuillier, M. Eddrie, P. Atkinson, M. Aprili, and H. Aubin, “Spin-Orbit induced phase-shift in Bi2Se3 Josephson junctions”, Nat. Commun. 10(1), 126 (2019).
  14. E. Strambini, A. Iorio, O. Durante, R. Citro, C. Sanz-Fern`andez, C. Guarcello, I.V. Tokatly, A. Braggio, M. Rocci, N. Ligato, V. Zannier, L. Sorba, F. S. Bergeret, and F. Giazotto, “A Josephson phase battery”, Nat. Nanotechnol. 15, 656 (2020).
  15. W. Mayer, M.C. Dartiailh, J. Yuan, K. S. Wickramasinghe, E. Rossi, and J. Shabani, “Gate controlled anomalous phase shift in Al/InAs Josephson junctions”, Nat. Commun. 11, 212 (2020).
  16. G.A. Bobkov, I.V. Bobkova, and A.M. Bobkov, “Magnetic eigenmodes in chains of coupled ϕ0Josephson junctions with ferromagnetic weak links”, JETP Lett. 119(3), 251 (2024).
  17. Yu.M. Shukrinov , I.R. Rahmonov, K.V. Kulikov, and P. Seidel, “Effects of LC shunting on the Shapiro steps features of Josephson junction Europhys. Lett. 110(4), 47001 (2015).
  18. Yu.M. Shukrinov, I.R. Rahmonov, K.V. Kulikov, A.E. Botha, A. Plecenik, P. Seidel, and W. Nawrocki, “Modeling of LC-Shunted Intrinsic Josephson Junctions in High-Tc Superconductors”, Supercond. Sci. Tech. 30(2), 024006, (2017).
  19. Yu.M. Shukrinov, A. S. Abouhaswa, and A.E. Botha, “Double and triple resonance behaviour in large systems of LC-Shunted intrinsic Josephson junctions”, Phys. Lett. A 387, 127025 (2021).
  20. A.E. Botha, Yu.M. Shukrinov, and J. Tekic, “Chaos along the rc-branch of RLC-shunted intrinsic Josephson junctions”, Chaos Solit. Fractals 156, 111865 (2022).
  21. К.К. Лихарев, Введение в динамику джозефсоновских переходов (Наука, М., 1985) [in Russian]
  22. K.K. Likharev, Dynamics of Josephson junctions and circuits, (Gordon and Breach, N.Y., 1986).
  23. M. S. Shevchenko, A.A. Atepalikhin, F.V. Khan, L.V. Filippenko, A.M. Chekushkin, and V.P. Koshelets, “Shunted Josephson junctions and optimization of niobium integrated matching circuits”, IEEE Transact. Appl. Supercond. 32(4), 1100205 (2021).
  24. S.K. Tolpygo, V. Bolkhovsky, S. Zarr, T. J. Weir, A. Wynn, A. L. Day, L.M. Johnson, and M.A. Gouker, “Properties of unshunted and resistively shunted Nb/AlOx-Al/Nb Josephson junctions with critical current densities from 0.1 to 1 mA/μm2”, IEEE Transact. Appl. Supercond. 27 (4), 1100815 (2017).
  25. Yu.M. Shukrinov, E. Kovalenko, J. Tekic, K. Kulikov, and M. Nashaat, “Buzdin, Shapiro, and chimera steps in ϕ0 Josephson junctions”, Phys. Rev. B 109, 024511 (2024).
  26. M. Nashaat, E. Kovalenko, and Yu.M. Shukrinov, “Buzdin, Shapiro, and chimera steps in ϕ0 Josephson junctions. II. Bifurcation, switching, and hysteresis”, Phys. Rev. B, 110, 024510 (2024).
  27. M. Nashaat and Yu.M. Shukrinov, “Originality of resonance and locking phenomena in junction”, Condmat arXiv:2508.13994.
  28. I.R. Rahmonov, Yu.M. Shukrinov, O.A. Kibardina, and S.A. Abdelmoneim, “Resonant control of magnetization in a shunted ϕ0 junction with LC circuit”, Appl. Phys. Lett. 126, 232603 (2025).
  29. Yu.M. Shukrinov, F. Mahfouzi, and N. F. Pedersen, “Investigation of the breakpoint region in stacks with a finite number of intrinsic Josephson junctions”, Phys. Rev. B 75, 104508 (2007).
  30. W. Buckel and R. Kleiner, Superconductivity: Fundamentals and Application (Wiley-VCH, Verlag GmbH and Co. KGaA, Weinheim, 2004).
  31. Yu.M. Shukrinov, I.R. Rahmonov, and K. Sengupta, “Ferromagnetic resonance and magnetic precessions in ϕ0 junctions”, Phys. Rev. B 99, 224513 (2019).
  32. Yu.M. Shukrinov, I.R. Rahmonov and K.V. Kulikov, “Double resonance in the system of coupled Josephson junctions”, JETP Lett. 96, 657 (2012).
  33. Yu.M. Shukrinov, I.R. Rahmonov, and G. Filatrella, “Dependence of the maximal superconducting current on the resonance frequency in a shunted Josephson junction”, JETP 125, 781 (2017).
  34. T. I. Larkin, V.V. Bol’ginov, V. S. Stolyarov, V.V. Ryazanov, I.V. Vernik, S.K. Tolpygo, and O.A. Mukhanov, “Ferromagnetic Josephson switching device with high characteristic voltage”, Appl. Phys. Lett. 100, 222601 (2012).
  35. T. E. Golikova, F. Hubler, D. Beckmann, I.E. Batov, T.Yu. Karminskaya, M.Yu. Kupriyanov, A.A. Golubov, and V.V. Ryazanov, “Double proximity effect in hybrid planar superconductor- (normal metal/ferromagnet)-superconductor structures”, Phys. Rev. B 86, 064416 (2012).
  36. A.E. Schegolev, M.V. Bastrakova, M.A. Sergeev, A.A. Maksimovskaya, N.V. Klenov, and I. I. Soloviev, “Contemporary implementations of spiking bio-inspired neural networks”, Mesoscience & Nanotechnology 1, 0101005 (2024).
  37. A.E. Schegolev, N.V. Klenov, S.V. Bakurskiy, I. I. Soloviev, M.Y. Kupriyanov, M.V. Tereshonok, and A. S. Sidorenko, “Tunable superconducting neurons for networks based on radial basis functions”, Beilstein J. Nanotechnol. 13, 444 (2022).
  38. A.E. Schegolev, N.V. Klenov, I. I. Soloviev, A. L. Gudkov, and M.V. Tereshonok, “Superconducting neural networks: from an idea to fundamentals and, further, to application”, Nanobiotechnology Reports 16, 811 (2021).
  39. I. I. Soloviev, A.E. Schegolev, N.V. Klenov, S.V. Bakurskiy, M.Y. Kupriyanov, M.V. Tereshonok, A.V. Shadrin, V. S. Stolyarov, and A.A. Golubov, “Adiabatic superconducting artificial neural network: Basic cells”, J. Appl. Phys. 124, 152113 (2018).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

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».