Ю.М. Шукринова,б аОбъединенный институт ядерных исследований, Лаборатория теоретической физики им. Н.Н. Боголюбова, Дубна, Московская обл., Российская Федерация бГосударственный университет "Дубна", ул. Университетская 19, Дубна, Московская обл., 141982, Российская Федерация
Настоящий обзор посвящен одному из наиболее актуальных направлений современной физики конденсированного состояния — аномальному эффекту Джозефсона (АнЭД), который заключается в возникновении в гибридной структуре фазового сдвига, приводящего к конечному сверхпроводящему току при нулевой разности фаз. АнЭД отражает совместное проявление сверхпроводимости, спин-орбитального взаимодействия и магнетизма, и исследование таких структур позволяет продвинуться в понимании их взаимного влияния, а также открывает многообещающие приложения в сверхпроводниковой спинтронике. В обзоре 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, а также исследования квантовых свойств 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 ток-фазового соотношения, позволяет измерять величину спин-орбитальной связи и открывает новые возможности для фазового контроля джозефсоновских устройств. Эти исследования позволяют понять фундаментальные спин-зависящие явления, а также развить приложения для компьютерных технологий. В частности, контролирование магнитного состояния сверхпроводимостью открывает новые возможности для развития ультра-быстрой криогенной памяти. В обзоре 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 dc компоненты тока, которые значительно возрастают вблизи ферромагнитного резонанса. Интересные явления в $\varphi_{0}$–переходе возникают при воздействие внешнего электромагнитного излучения. Таким образом, в обзоре представлен анализ основных теоретических и экспериментальных работ, посвященных АнЭД, приведены примеры проявления АнЭД в различных системах, указаны перспективы исследований в данном направлении, а также обсуждаются нерешенные задачи.
Ключевые слова: сверхпроводниковая спинтроника, джозефсоновские переходы, аномальный эффект Джозефсона, фи-0 переход DOI:10.3367/UFNr.2020.11.038894 Цитата: Шукринов Ю М "Аномальный эффект Джозефсона" УФН, принята к публикации
Поступила: 26 августа 2020, доработана: 30 ноября 2020, одобрена в печать: 30 ноября 2020