Магнитное управление кинетической индуктивностью в элементах сверхпроводниковой электроники

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Теоретически исследован продольный электронный транспорт в многослойной сверхпроводниковой (S) структуре SF1S1F2sN с двумя ферромагнитными (F) слоями и слоем нормального металла (N). Расчеты показали, что поворот намагниченности ферромагнитных слоев друг относительно друга позволяет плавно изменять величину кинетической индуктивности структуры в несколько раз. Мы обнаружили особенность электронного состояния структуры в области параметров системы, соответствующей ее переходу от состояния с устойчивой джозефсоновской фазой 0 к состоянию с устойчивой фазой π (0–π переход). Эта особенность приводит к подавлению синглетной компоненты амплитуды спаривания и росту кинетической индуктивности всей структуры. Исследование влияния конечного продольного тока на транспорт заряда показало, что разрушение сверхпроводимости в разных слоях происходит по очереди, и на зависимости LK(J) есть несколько плато с почти постоянной величиной индуктивности.

Об авторах

А. А. Неило

МГУ имени М. В. Ломоносова

Москва, Россия

С. В. Бакурский

Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д. В. Скобельцына МГУ

Email: r4zz@mail.ru
Москва, Россия

Н. В. Кленов

МГУ имени М. В. Ломоносова

Москва, Россия

И. И. Соловьев

МГУ имени М. В. Ломоносова; Московский физико-технический институт

Москва, Россия

М. Ю Куприянов

Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д. В. Скобельцына МГУ

Москва, Россия

Список литературы

  1. K. Ishida, I. Byun, I. Nagaoka, K. Fukumitsu, M. Tanaka, S. Kawakami, T. Tanimoto, T. Ono, J. Kim, and K. Inoue, IEEE Micro 41, 19 (2021).
  2. M. Schneider, E. Toomey, G. Rowlands, J. Shainline, P. Tschirhart, and K. Segall, Supercond. Sci. Technol. 35, 053001 (2022).
  3. M. M. Islam, S. Alam, M. S. Hossain, K. Roy, and A. Aziz, J. Appl. Phys. 133, 070701 (2023).
  4. I. Siddiqi, Nat. Rev. Mater. 6, 875 (2021).
  5. V. A. Vozhakov, M. V. Bastrakova, N. V. Klenov, I. I. Soloviev, W. V. Pogosov, D. V. Babukhin, A. A. Zhukov, and A. M. Satanin, Phys.-Uspekhi 65, 457 (2022).
  6. E. Zikiy, A. Ivanov, N. Smirnov, D. Moskalev, V. Polozov, A. Matanin, E. Malevannaya, V. Echeistov, T. Konstantinova, and I. Rodionov, Sci. Rep. 13, 15536 (2023).
  7. M. Cuthbert, E. DeBenedictis, R. L. Fagaly et al. (Collaboration), International roadmap for devices and systems. Cryogenic electronics and quantum information processing. 2022 Edition, IEEE (2022).
  8. C. Pot, W. F. Holmes-Hewett, E.-M. Anton, J. D. Miller, B. J. Ruck, and H. J. Trodahl, Appl. Phys. Lett. 123, 202401 (2023).
  9. A. V. Semenov, I. A. Devyatov, M. P. Westig, and T. M. Klapwijk, Phys. Rev. Appl. 13, 024079 (2020).
  10. S. Bakurskiy, M. Kupriyanov, N. V. Klenov, I. Soloviev, A. Schegolev, R. Morari, Y. Khaydukov, and A. S. Sidorenko, Beilstein J. Nanotechnol. 11, 1336 (2020).
  11. J. Peltonen, P. Coumou, Z. Peng, T. Klapwijk, J. Tsai, and O. Astafiev, Sci. Rep. 8, 10033 (2018).
  12. T. Hazard, A. Gyenis, A. Di Paolo, A. Asfaw, S. Lyon, A. Blais, and A. Houck, Phys. Rev. Lett. 122, 010504 (2019).
  13. D. Kalacheva, G. Fedorov, J. Zotova, S. Kadyrmetov, A. Kirkovskii, A. Dmitriev, and O. Astafiev, Phys. Rev. Appl. 21, 024058 (2024).
  14. L. Gru¨nhaupt, N. Maleeva, S. T. Skacel, M. Calvo, F. Levy-Bertrand, A. V. Ustinov, H. Rotzinger, A. Monfardini, G. Catelani, and I. M. Pop, Phys. Rev. Lett. 121, 117001 (2018).
  15. N. Maleeva, L. Gru¨nhaupt, T. Klein, F. Levy-Bertrand, O. Dupre, M. Calvo, F. Valenti, P. Winkel, F. Friedrich, W. Wernsdorfer, A. V. Ustinov, H. Rotzinger, A. Monfardini, M. V. Fistul, and I. M. Pop, Nat. Commun. 9, 3889 (2018).
  16. P. Kamenov, W.-S. Lu, K. Kalashnikov, T. DiNapoli, M. T. Bell, and M. E. Gershenson, Phys. Rev. Appl. 13, 054051 (2020).
  17. T. E. Wilson, Meas. Sci. Technol. 18, N53 (2007).
  18. L. J. Splitthoff, A. Bargerbos, L. Gru¨nhaupt, M. Pita-Vidal, J. J. Wesdorp, Y. Liu, A. Kou, C. K. Andersen, and B. van Heck, Phys. Rev. Appl. 18, 024074 (2022).
  19. D. Y. Vodolazov, JETP Lett. 118, 773 (2023).
  20. M. Malnou, M. Vissers, J. Wheeler, J. Aumentado, J. Hubmayr, J. Ullom, and J. Gao, PRX Quantum 2, 010302 (2021).
  21. B.-K. Tan, N. Klimovich, R. Stephenson, F. Faramarzi, and P. Day, Supercond. Sci. Technol. 37, 035006 (2024).
  22. D. J. Parker, M. Savytskyi, W. Vine, A. Laucht, T. Duty, A. Morello, A. L. Grimsmo, and J. J. Pla, Phys. Rev. Appl. 17, 034064 (2022).
  23. L. J. Splitthoff, J. J. Wesdorp, M. Pita-Vidal, A. Bargerbos, Y. Liu, and C. K. Andersen, Phys. Rev. Appl. 21, 014052 (2024).
  24. M. Khalifa, P. Feldmann, and J. Salfi, Phys. Rev. Appl. 22, 024025 (2024).
  25. J. Baselmans, J. Low Temp. Phys. 167, 292 (2012).
  26. S. Doyle, P. Mauskopf, J. Naylon, A. Porch, and C. Duncombe, J. Low Temp. Phys. 151, 530 (2008).
  27. F. Levy-Bertrand, A. Benoˆıt, O. Bourrion, M. Calvo, A. Catalano, J. Goupy, F. Valenti, N. Maleeva, L. Gru¨nhaupt, I. Pop, and A. Monfardini, Phys. Rev. Appl. 15, 044002 (2021).
  28. A. E. Schegolev, N. V. Klenov, S. V. Bakurskiy, I. I. Soloviev, M. Y. Kupriyanov, M. V. Tereshonok, and A. S. Sidorenko, Beilstein J. Nanotechnol. 13, 444 (2022).
  29. A. A. Golubov, M. Y. Kupriyanov, and E. Il’Ichev, Rev. Mod. Phys. 76, 411 (2004).
  30. A. I. Buzdin, Rev. Mod. Phys. 77, 935 (2005).
  31. F. Bergeret, A. F. Volkov, and K. B. Efetov, Rev. Mod. Phys. 77, 1321 (2005).
  32. M. Blamire and J. Robinson, J. Phys. Condens. Matter 26, 453201 (2014).
  33. M. Eschrig, Rep. Prog. Phys. 78, 104501 (2015).
  34. N. O. Birge and N. Satchell, APL Mater. 12, 041105 (2024).
  35. A. Neilo, S. Bakurskiy, N. Klenov, I. Soloviev, and M. Kupriyanov, Nanomaterials 13, 1970 (2023).
  36. L. Karelina, N. Shuravin, S.Z Egorov, V. Bol’ginov, and V. Ryazanov, JETP Lett. 119, 633 (2024).
  37. A. Neilo, S. Bakurskiy, N. Klenov, I. Soloviev, and M. Kupriyanov, Nanomaterials 14, 245 (2024).
  38. A. Neilo, S. Bakurskiy, N. Klenov, I. Soloviev, V. Stolyarov, and M. Kupriyanov, Appl. Phys. Lett. 125, 162601 (2024).
  39. М. Ю. Куприянов, Лукичев, ЖЭТФ 94, 139 (1988).
  40. J. R. Clem and V. Kogan, Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics 86, 174521 (2012).
  41. T. Kubo, Physical Review Research 2, 033203 (2020).
  42. P. Marychev and D. Y. Vodolazov, J. Phys. Condens. Matter 33, 385301 (2021).
  43. P. Marychev and D. Y. Vodolazov, Phys. Rev. B 105, 094522 (2022).
  44. D. Y. Vodolazov, A. Y. Aladyshkin, E. Pestov, S. Vdovichev, S. Ustavshikov, M. Y. Levichev, A. Putilov, P. Yunin, A. El’kina, N. Bukharov, and A. M. Klushin, Superconductor Supercond. Sci. Technol. 31, 115004 (2018).
  45. S. Ustavschikov, M. Y. Levichev, I. Y. Pashenkin, A. Klushin, and D. Y. Vodolazov, Supercond. Sci. Technol. 34, 015004 (2020).
  46. M. Y. Levichev, I. Y. Pashenkin, N. Gusev, and D. Y. Vodolazov, Phys. Rev. B 108, 094517 (2023).
  47. A. Murphy, D. V. Averin, and A. Bezryadin, New J. Phys. 19, 063015 (2017).
  48. H. Dausy, L. Nulens, B. Raes, M. J. van Bael, and J. van de Vondel, Phys. Rev. Appl. 16, 024013 (2021).
  49. E. Il’ichev, M. Grajcar, R. Hlubina, R. P. IJsselsteijn, H. E. Hoenig, H. G. Meyer, A. Golubov, M. H. Amin, A. M. Zagoskin, A. N. Omelyanchouk, and M. Y. Kupriyanov, Phys. Rev. Lett. 86, 5369 (2001); ISSN 1079-7114; 0031-9007.
  50. A. G. P. Troeman, S. H. W. van der Ploeg, E. Il’Ichev, H.-G. Meyer, A. A. Golubov, M. Y. Kupriyanov, and H. Hilgenkamp, Phys. Rev. B 77, 024509 (2008).
  51. S. M. Frolov, M. J. Stoutimore, T. A. Crane, D. J. van Harlingen, V. A. Oboznov, V. V. Ryazanov, A. Ruosi, C. Granata, and M. Russo, Nat. Phys. 4, 32 (2008).
  52. L. V. Ginzburg, I. Batov, V. V. Bol’ginov, S. V. Egorov, V. I. Chichkov, A. E. Shchegolev, N. V. Klenov, I. Soloviev, S. V. Bakurskiy, and M. Y. Kupriyanov, JETP Lett. 107, 48 (2018).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).