Сверхпроводниковая спинтроника на основе джозефсоновских переходов с ферромагнитной прослойкой
Ключевые слова:
эффект Джозефсона, джозефсоновский переход, сверхпроводниковая спинтроника, Фи-0 переход, переворот магнитного моментаАннотация
Приводятся результаты исследований, касающиеся динамики и вольт-амперных характеристик (ВАХ) джозефсоновских переходов (ДП) сверхпроводник-ферромагнетик-сверхпроводник (СФС). В частности, представлены данные по перевороту магнитного момента ферромагнитной прослойки сверхпроводящим током, а также импульсом магнитного поля в СКВИДе, показаны проявления свойств маятника Капицы в динамике СФС структур, продемонстрировано возникновение на ВАХ ДП субгармонических шапиро-подобных ступенек (Devil’s staircase structures). Приведенные результаты могут найти применения в различных областях сверхпроводниковой спинтроники.
Библиографические ссылки
Assouline, A. Spin-Orbit induced phase-shift in Bi2Se3 Josephson junctions / A. Assouline,Ch. Feuillet-Palma, N. Bergeal, T. Zhang, Al.Mottaghizadeh, A. Zimmers, E. Lhuillier, M. Maran-golo, M. Eddrief, P. Atkinson, M. Aprili, H. Aubin //Cond-Mat. arXiv:1806.01406.
Atanasova, User Software for NumericalStudy of Josephson Junction with Magnetic Momenta /P. Atanasova, S. Panayotova, Yu. Shukrinov, I. Rah-monov, E. Zemlyanaya // EPJ Web of Conferences. –2018. – V. 173. – 05002.
Atanasova, P. Kh. Investigation of magneticprecession in superconductor-ferromagnet-superconductor Josephson junctions / P.Kh. At-anasova, S.A. Panayotova, Yu.M. Shukrinov, I.R.Rahmonov, E.V. Zemlyanaya // Nanophysics and Nanoe-lectroncs. Proceedings of XXII International symposium(Мarch 12–15, 2018, Nizhniy Novgorod) // Publishinghouse of Nizhniy Novgorod State University, ISBN 978-5-91326-446-6. – 2018. – V. 1. – P. 7–8.
Bobkova, I. V. Gauge theory of the long-range proximity effect and spontaneous currents insuperconducting heterostructures with strong ferro-magnets / I.V. Bobkova, A.M. Bobkov, M.A. Silaev //Phys. Rev. – 2017. – B 96. – 094506.
Buzdin, A. I. Proximity effects in supercon-ductor-ferromagnet heterostructures / A.I. Buzdin //Rev. Mod. Phys. – 2005. – V. 77. – P. 935.
Buzdin, A. Direct Coupling Between Mag-netism and Superconducting Current in the Josephsonφ0-junction / A.I. Buzdin // Phys. Rev. Lett. – 2008. –V. 101. – P. 107005.
Cai, L. Interaction of a nanomagnet with aweak superconducting link / L. Cai, E.M. Chudnovsky// Phys. Rev. – 2010. – B 82. –104429.
Cai, L. Reversal of magnetization of a sin-gle-domain magnetic particle by the ac field of time-dependent frequency / L. Cai, D.A. Garanin, E.M.Chudnovsky // Phys. Rev. – 2013. – B 87. – 024418.
Dong, Z. W. Magnetization-dependent criti-cal current of intrinsic Josephson junctions inCo/Au/Bi2Sr2CaCu2Oy mesa structures / Z.W. Dong,R. Ramesh, T. Venkatesan, M. Johnson, Z.Y. Chen,S.P. Pai, V. Talyansky, R.P. Sharma, R. Shreekala,C.J. Lobb, R.L. Greene // Appl. Phys. Lett. – 1997. –V. 71. – 1718.10. Fabian, Z. J. Spintronics: Fundamentals andapplications / Z.J. Fabian, S.D. Sarma // Rev. Mod.Phys. – 2004. – V. 76. – P. 323.
Fratila, L. Spin-polarized quasiparticles in-jection in La0.7Sr0.3MnO3∕SrTiO3∕Nb heterostructuredevices / L. Fratila, I. Maurin, C. Dubourdieu, J.C.Villégier // Appl. Phys. Lett. – 2005. – V. 86. – P.122505.
Golovchanskiy, I. A. Ferromagnetic reso-nance with long Josephson junction / I.A. Golovchan-skiy, N.N. Abramov, V.S. Stolyarov, O.V. Emelyano-va, A.A. Golubov, A.V. Ustinov, V.V. Ryazanov //Sci. Technol. – 2017. – V. 30. – P. 054005.13. Golubov, A. Superconductivity: Controllingmagnetism / A. Golubov, M.Yu. Kupriyanov // NatureMaterials. – 2017. – V. 16. – P. 156–157.
Golubov, A. A. The current-phase relationin Josephson junctions / A.A. Golubov, M.Y.Kupriyanov, E. Ilichev // Rev. Mod. Phys. – 2004. –V. 76. – P. 411.
Ghosh, R. Magnetization-induced dynamicsof a Josephson junction coupled to a nanomagnet /R. Ghosh, M. Maiti, Yu.M. Shukrinov, K. Sengupta //Phys. Rev. – 2017. – B 96. – P. 174517.
Hikino, Sh. Ferromagnetic Resonance In-duced Josephson Current in a Superconduc-tor/Ferromagnet/Superconductor Junction / Sh. Hikino,M. Mori, S. Takahashi, S. Maekawa // Journal of thePhysical Society of Japan. – 2008. – V. 77(5). – P.053707–053707.
Irie, A. Spin Flows in Magnetic Semicon-ductor/Insulator/Superconductor Tunneling Junction /A. Irie, M. Otsuka, K. Murata, K. Yamaki, M. Kitamu-ra // IEEE Transaction on Applied Superconductivi-ty. – 2015. – V. 25. – P. 1800404.
Kitamura, M. Spin Flows in Magnetic Sem-iconductor/Insulator/Superconductor Tunneling Junc-tion / M. Kitamura, A. Irie // International Journal ofSuperconductivity. – 2015. – V. 2015. – Article ID273570.
Kitamura, M. Charge and Spin Currents inFerromagnet-Insulator-Superconductor TunnelingJunctions Using Hg-1223 High-Tc Superconductor / M.Kitamura, Y. Uchiumi, A. Irie // International Journal ofSuperconductivity. – 2014. – 957045. – P. 15.
Konschelle, F. Magnetic Moment Manipu-lation by a Josephson Current / F. Konschelle,A. Buzdin // Phys. Rev. Lett. – 2009. – V. 102. – P.017001.
Linder, J. Superconducting spintronics /J. Linder, W.A. Jason Robinson // Nat. Phys. – 2015. –V. 11. – P. 307.
Mai, S. Interaction of Josephson and mag-netic oscillations in Josephson tunnel junctions with aferromagnetic layer / S. Mai, E. Kandelaki, A.F.Volkov, K.B. Efetov // Phys. Rev. – 2011. – B 84. –144519.
Mal’shukov, A. G. Inverse spin Hall effectin superconductor/normal-metal/superconductor Jo-sephson junctions / A.G.Mal’shukov, S. Sadjina,A. Brataas // Phys. Rev. – 2010. – B 81. – 060502.
Nashaat, M. Devil’s staircases in the IVcharacteristics of superconduc-tor/ferromagnet/superconductor Josephson junctions /Nashaat M., Botha A.E., Shukrinov Yu.M. // Phys.Rev. – 2018. – B 97. – 224514.
Nakhmedov, E. Effect of magnetic field andRashba spin-orbit interaction on the Josephson tunnel-ing between superconducting nanowires /E. Nakhmedov, O. Alekperov, F. Tatardar, Yu.M.Shukrinov, I. Rahmonov, K. Sengupta // Physical Re-view. – 2017. – B 96. – 014519.
Pfeiffer, J. Static and dynamic properties of0, π, and 0−π ferromagnetic Josephson tunnel junc-tions / J. Pfeiffer, M. Kemmler, D. Koelle, R. Kleiner,E. Goldobin, M. Weides, A.K. Feofanov, J. Lisenfeld,A.V. Ustinov // Phys. Rev. – 2008. – B 77. – 214506.
Plausinaitiene, V. Spin-polarized qua-siparticle injection effect in MOCVD-grownYBa2Cu3O7/SrTiO3/La1−xSrxMnO3 heterostructures /V. Plausinaitiene, A. Abrutis, B. Vengalis, R. Butkute,J.P. Senateur, Z. Saltyte, V. Kubilius // Physica. –2001. – C 351. – 13.
Soltan, S. Ferromagnetic/superconductingbilayer structure: A model system for spin diffusionlength estimation / S. Soltan, J. Albrecht, H-U. Ha-bermeier // Phys. Rev. – 2004. – B 70. – 144517.
Shukrinov, Yu.M. SuperconductingSpintronics in the Presence of Spin-Orbital Coupling /Yu.M. Shukrinov, I.R. Rahmonov, A. Buzdin,K. Sengupta, G. Filatrella // The extended abstract of16th International Superconductive Electronics Con-ference (ISEC 2017). – Sorrento, Italy, 2017. – ID143.
Shukrinov, Yu.M. SuperconductingSpintronics in the Presence of Spin-Orbital Coupling /Yu.M. Shukrinov, I.R. Rahmonov, A.E. Botha // IEEEtransactions on applied superconductivity. – 2018. –28. – 1800505.
Shukrinov, Yu.M. Re-orientation of easyaxis in Phi-0–junction / Yu.M. Shukrinov, A. Mazanik,I.R. Rahmonov, A.E. Botha, A. Buzdin // EurophysicsLetters, EPL. – 2018. – 122. – 37001.
Shukrinov, Yu.M. Devil's staircases andcontinued fractions in Josephson junctions / Yu.M.Shukrinov, S.Yu. Medvedeva, A.E. Botha, M.R. Ko-lahchi, A. Irie // Phys. Rev. – 2013. – B 88. – 214515.
Shukrinov, Yu.M. Magnetization reversalby superconducting current in φ0 Josephson junctions /Yu.M. Shukrinov, I.R. Rahmonov, K. Sengupta,A. Buzdin // Appl. Phys. Lett. – 2017. – 110. –182407.
Yeh, N-C. Nonequilibrium superconductivi-ty under spin-polarized quasiparticle currents in perov-skite ferromagnet-insulator-superconductor hetero-structures / N-C. Yeh, R.P. Vasquez, C.C. Fu, Li.Y.Samoilov, K. Vakili // Phys. Rev. – 1999. – B 60. –10522.
Vas'ko, V. A. Critical Current Suppressionin a Superconductor by Injection of Spin-PolarizedCarriers from a Ferromagnet / V.A.Vas'ko, V.A. Lar-kin, P.A. Kraus, K.R. Nikolaev, D.E. Grupp, C.A.Nordman, A.M. Goldman // Phys. Rev. Lett. – 1997. –78. – 1134.
Volkov, A. F. Hybridization of Spin andPlasma Waves in Josephson Tunnel Junctions Contain-ing a Ferromagnetic Layer / A.F. Volkov, K.B. Efetov// Phys. Rev. Lett. – 2009. – 103. – 037003.
Weides, M. 0−π Josephson Tunnel Junc-tions with Ferromagnetic Barrier / M. Weides,M. Kemmler, H. Kohlstedt, R. Waser, D. Koelle,R. Kleiner, E. Goldobin // Phys. Rev. Lett. – 2006. –97. – 247001.
Рахмонов, И. Р. Переворот магнитногомомента импульсом внешнего магнитного поля водноконтактном СКВИДе с φ0-переходом / И.Р.Рахмонов, Ю.М. Шукринов // Нанофизика и нано-электроника. Труды XXII Международного симпо-зиума. – Нижний Новгород : Изд-о Нижегородскогогос. ун-та им. Н.И. Лобачевского, 2018. – С. 11–12.
Рахмонов, И. Р. Фазовая динамика SFSструктуры и переворот магнитного момента / И.Р.Рахмонов, Ю.М. Шукринов, М.В. Михаилова, K.Sengupta, А. Нахмедов // Нанофизика и наноэлектро-ника. Материалы XXI Международного симпозиума.– Нижний Новгород : Изд-во Нижегородского гос.ун-та им. Н.И. Лобачевского, 2017. – С. 96–97.
Шукринов, Ю. М. Джозефсоновскиенаноструктуры с ферромагнитными слоями / Ю.М.Шукринов, M. Nashaat, A.E. Botha // Нанофизика инаноэлектроника. Труды XXII Международногосимпозиума. – Нижний Новгород : Изд-во Нижего-родского гос. ун-та им. Н.И. Лобачевского, 2018. –С. 11–12.
Шукринов, Ю. М. Моделирование джо-зефсоновских наноструктур / Ю.М. Шукринов,И.Р. Рахмонов, К.В. Куликов, A.E. Botha, K.Sengupta, P. Seidel // Нанофизика и наноэлектрони-ка. Материалы XXI Международного симпозиума.– Нижний Новгород : Изд-во Нижегородского гос.ун-та им. Н.И. Лобачевского, 2017. – С. 122–123.
Шукринов, Ю. М. Влияние спин-орбитальной связи на генерацию магнитной пре-цессии джозефсоновским током / Ю.М. Шукринов,И.Р. Рахмонов, А. Буздин, N. Bondyopadhaya //Нанофизика и наноэлектроника. Материалы XXМеждународного симпозиума. – Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского гос. ун-та им. Н.И. Лоба-чевского, 2016. – С. 139–140.
