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 or Fee 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

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

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

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