Аномальный эффект Джозефсона в планарной гибридной структуре со спин-орбитальным взаимодействием

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

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.

Об авторах

А. В Самохвалов

Институт физики микроструктур РАН; Нижегородский госуниверситет им. Н. И. Лобачевского

Email: samokh@ipmras.ru
Н.Новгород, Россия

Список литературы

  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).

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах