Выпуски

 / 

2022

 / 

апрель

  

Обзоры актуальных проблем


Аномальный эффект Джозефсона

  а, б, в
а Объединенный институт ядерных исследований, Лаборатория теоретической физики им. Н.Н. Боголюбова, Дубна, Московская обл., Российская Федерация
б Государственный университет "Дубна", ул. Университетская 19, Дубна, Московская обл., 141982, Российская Федерация
в Московский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет), Институтский пер. 9, Долгопрудный, Московская обл., 141700, Российская Федерация

Обзор посвящён одному из наиболее актуальных направлений современной физики конденсированного состояния --- аномальному эффекту Джозефсона (AJE), который заключается в возникновении в гибридной структуре фазового сдвига, приводящего к конечному сверхпроводящему току при нулевой разности фаз. AJE отражает совместное проявление сверхпроводимости, спин-орбитального взаимодействия и магнетизма, исследование таких структур позволяет продвинуться в понимании их взаимного влияния, открывает многообещающие приложения в сверхпроводниковой спинтронике. Описана физика $\varphi_{0}$-перехода, управление магнитными свойствами барьера посредством сверхпроводящего тока, а также, в свою очередь, влияние на джозефсоновский ток магнитного момента барьера. Приведено обсуждение новых эффективных методов переворота магнитного момента в $\varphi_{0}$-переходе, в частности, импульсом сверхпроводящего тока. Исследованы квантовые свойства джозефсоновских наноструктур с магнитными и топологически нетривиальными барьерами для создания новых устройств сверхпроводниковой спинтроники. Экспериментальная реализация $\varphi_{0}$-перехода, которая была недавно продемонстрирована в ряде работ прямым измерением соотношения ток—фаза, позволяет измерять величину спин-орбитальной связи и открывает новые возможности для фазового контроля джозефсоновских устройств. Эти исследования позволяют понять фундаментальные спин-зависимые явления, а также развить приложения для компьютерных технологий. В частности, управление магнитным состоянием с помощью сверхпроводящего тока открывает новые возможности для развития сверхбыстрой криогенной памяти. Приведены результаты исследования магнитной динамики вдоль вольт-амперной характеристики $\varphi_{0}$-перехода и анализа спиновой динамики в таких переходах. Рассмотрен вопрос о возможности контроля магнитной прецессии возникновением высших гармоник в соотношении ток—фаза, а также постоянной компоненты тока, которые значительно возрастают вблизи ферромагнитного резонанса. Интересные явления в $\varphi_{0}$-переходе возникают при воздействие внешнего электромагнитного излучения. Представлен анализ основных теоретических и экспериментальных работ, посвящённых AJE, приведены примеры проявления AJE в различных системах, указаны перспективы исследований в данном направлении, а также обсуждаются нерешённые задачи.

Текст pdf (1,6 Мб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2020.11.038894
Адрес для корреспонденции:
Ключевые слова: сверхпроводниковая спинтроника, джозефсоновские переходы, аномальный эффект Джозефсона, $varphi_{0}$-переход
PACS: 74.50.+r, 85.25.Cp, 85.75.−d (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2020.11.038894
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2022/4/a/
000848072400001
2-s2.0-85145801834
2022PhyU...65..317S
Цитата: Шукринов Ю М "Аномальный эффект Джозефсона" УФН 192 345–385 (2022)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

поступила: 26 августа 2020, доработана: 30 ноября 2020, 30 ноября 2020

English citation: Shukrinov Yu M “Anomalous Josephson effectPhys. Usp. 65 317–354 (2022); DOI: 10.3367/UFNe.2020.11.038894

Список литературы (206) Статьи, ссылающиеся на эту (55) Похожие статьи (20) ↓

  1. А.С. Мельников, С.В. Миронов и др. «Сверхпроводящая спинтроника: современное состояние и перспективы» УФН 192 1339–1384 (2022)
  2. Ю.А. Изюмов, Ю.Н. Прошин, М.Г. Хусаинов «Конкуренция сверхпроводимости и магнетизма в гетероструктурах ферромагнетик/сверхпроводник» УФН 172 113–154 (2002)
  3. В.В. Вальков, М.С. Шустин и др. «Топологическая сверхпроводимость и майорановские состояния в низкоразмерных системах» УФН 192 3–44 (2022)
  4. Г.Б. Лесовик, И.А. Садовский «Описание квантового электронного транспорта с помощью матриц рассеяния» УФН 181 1041–1096 (2011)
  5. А.И. Буздин, Л.Н. Булаевский и др. «Магнитные сверхпроводники» УФН 144 597–641 (1984)
  6. М.Ю. Каган, В.А. Мицкан, М.М. Коровушкин «Аномальная сверхпроводимость и сверхтекучесть в фермионных системах с отталкиванием» УФН 185 785–815 (2015)
  7. С.И. Веденеев «Квантовые осцилляции в трёхмерных топологических изоляторах» УФН 187 411–429 (2017)
  8. П.Г. Баранов, А.М. Калашникова и др. «Спинтроника полупроводниковых, металлических, диэлектрических и гибридных структур (к 100-летию Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН)» УФН 189 849–880 (2019)
  9. А.И. Буздин, Л.Н. Булаевский «Антиферромагнитные сверхпроводники» УФН 149 45–67 (1986)
  10. А.А. Первишко, Д.И. Юдин «Микроскопический подход к описанию спиновых моментов в двумерных анти- и ферромагнетиках Рашбы» УФН 192 233–246 (2022)
  11. В.А. Вожаков, М.В. Бастракова и др. «Управление состояниями в сверхпроводниковых квантовых процессорах» УФН 192 457–476 (2022)
  12. Ю.А. Изюмов «Магнетизм и сверхпроводимость в сильно коррелированной системе» УФН 161 (11) 1–46 (1991)
  13. А.Г. Семенов, А.Д. Заикин «Сверхпроводящие квантовые флуктуации в одном измерении» УФН 192 945–983 (2022)
  14. М.Ю. Каган, А.В. Турлапов «Кроссовер БКШ—БЭК, коллективные возбуждения и гидродинамика сверхтекучих квантовых жидкостей и газов» УФН 189 225–261 (2019)
  15. М.Ю. Куприянов, К.К. Лихарев «Эффект Джозефсона в высокотемпературных сверхпроводниках и структурах на их основе» УФН 160 (5) 49–87 (1990)
  16. С.Е. Коршунов «Фазовые переходы в двумерных системах с непрерывным вырождением» УФН 176 233–274 (2006)
  17. В.М. Пудалов «Измерение магнитных свойств электронов проводимости» УФН 191 3–29 (2021)
  18. В.В. Устинов, И.А. Ясюлевич «Хиральная спинтроника гелимагнетиков» УФН 195 1062–1093 (2025)
  19. К.А. Валиев «Квантовые компьютеры и квантовые вычисления» УФН 175 3–39 (2005)
  20. Н.В. Волков «Спинтроника: магнитные туннельные структуры на основе манганитов» УФН 182 263–285 (2012)

Список формируется автоматически.

© Успехи физических наук, 1918–2026
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение