Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2013, № 5 · SOLID STATE ELECTRONICS

Сверхпроводящие φ-элементы на основе джозефсоновских структур с ферромагнитными слоями

N.V. Klenov1, S.V. Bakurskii1, V.I. Ruzhitskii1, A.V. Kuznetsov1, K.E. Nesterov1, S.Z. Gerasimova1, I.I. Solovev1

1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Russia
Full text (PDF) UDC 538.945; 530.145 EDN QARDVR

Abstract

The article describes the basics of both: the modeling of current transport through the Josephson heterostructures with ferromagnetic and normal bi-channel as weak link of arbitrary topology and the analysis of its current-phase relation. We propose a method to create φ-contacts on the base of such Josephson heterostructures with NF bi-channel and to realize promising φ-cells with built-in frustration. We analyze the parameters of such elementary cells containing φ-contacts.

  • Josephson effect
  • magnetic Josephson junction
  • Current-phase relation
Аннотация (на русском)

Сверхпроводящие φ-элементы на основе джозефсоновских структур с ферромагнитными слоями

В статье изложены основы моделирования транспорта тока через джозефсоновские гетероструктуры с нормальным и ферромагнитным би-каналом слабой связи произвольной геометрии и анализа ток-фазовых зависимостей. Предложен метод создания на основе джозефсоновских структур с NF би-каналом не только джозефсоновских φ-контактов, но и перспективных φ-ячеек со встроенным заданием рабочей точки, представлен анализ параметров таких элементарных логических ячеек, содержащих φ-контакты.

For citation

Klenov N.V., Bakurskii S.V., Ruzhitskii V.I., Kuznetsov A.V., Nesterov K.E., Gerasimova S.Z., Solovev I.I. Сверхпроводящие φ-элементы на основе джозефсоновских структур с ферромагнитными слоями // Journal of Radio Electronics. – 2013. – No. 5.

References

  1. Mukhanov O.A. Energy-Efficient Single Flux Quantum Technology // IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2011. V. 21, 3. P. 760 - 769.
  2. Golubov A.A., Kupriyanov M. Yu., Il'ichev E. // Rev. Mod. Phys., 2004. V. 76. P. 411.
  3. Feofanov A. K., Oboznov V. A., Bol'ginov V. V., Lisenfeld J., Poletto S., Ryazanov V. V., Rossolenko A. N., Khabipov M., Balashov D., Zorin A. B., Dmitriev P. N., Koshelets V. P., Ustinov A. V. // Nature Physics, 2010. V. 6. P. 593.
  4. Ustinov A. V., Kaplunenko V. K., // J. Appl. Phys., 2003. V. 94. P. 5405.
  5. Wetzstein O., Ortlepp T., Stolz R., Kunert J., Meyer H.-G., Toepfer, H. // IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2011. V. 21. P. 814 - 817.
  6. Fominov Ya.V., Golubov A.A., Karminskaya T.Yu., Kupriyanov M.Yu., Deminov R.G., Tagirov L.R. // JETP Letters, 2010. V. 91. P. 329-333.
  7. Tagirov L.R. // Phys. Rev. Letters, 1999. V. 83. No 10. P. 2058-2061.
  8. Van der Waal C. H., ter Haar A. C. J., Wilhelm F. K., Schouten R. N., Harmans C. J. P. M., Orlando T. P., Seth Lloyd, Mooij J. E. // Science, 2000. V. 290. P. 773-776.
  9. Amin M. H. S., Smirnov A. Yu., Zagoskin A. M., Lindstrom T., Charlebois S. A., Claeson T., Tzalenchuk A. Ya.// Phys. Rev. B, 2005. V. 73. P. 064516-1-5
  10. Klenov N. V., Kornev V. K., Pedersen N. F. // Physica C, 2006. V. 435. P. 114-117.
  11. Usadel K.D. Generalized Diffusion Equation for Superconducting Alloys // Phys. Rev. Lett., 1970. V. 25. P. 507.
  12. F. S. Bergeret, A. F. Volkov, and K. B. Efetov // Rev. Mod. Phys., 2005. V. 77. P. 1321.
  13. M.Yu. Kuprianov, V. F. Lukichev // Zh. Eksp. Teor. Fiz., 1998. V. 94. P. 139.
  14. Karminskaya T.Yu., Golubov A.A., Kupriyanov M.Yu., Sidorenko A.S. // Phys. Rev. B, 2009. V.79. No.13. P. 134516.
  15. Karminskaya T.Yu., Golubov A.A., Kupriyanov M.Yu., and Sidorenko A.S. // Phys. Rev. B, 2010. V. 81. P. 214518.
  16. Кленов Н. В., Пугач Н. Г., Шарафиев А. В., Бакурский С. В., Корнев В. К. // Физика Твердого Тела, 2010. Т. 52. С. 2104-2109.
  17. Bakurskiy S. V., Klenov N. V., Karminskaya T. Yu., Kupriyanov M. Yu. and Golubov A. A. // Superconductor Science and Technology, 2013. V. 26. P. 015005.
  18. Vernik I.V., Bol'ginov V. V., Bakurskiy S. V., Golubov A.A., Kupriyanov M. Yu., Ryazanov V. V., Mukhanov O. A. Magnetic josephson junctions with superconducting interlayer for cryogenic memory // IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2013. V. 23. P. 1701208.
  19. Pugach N. G., Goldobin E., Kleiner R., Koelle D. Method for reliable realization of a φ Josephson Junction // Phys. Rev. B, 2010.V. 81. P. 104513.
  20. S. Savel'ev, V.A. Yampol'skii, A.L. Rakhmanov, F. Nori // Phys. Rev. B, 2005.V. 72. P. 144515.
  21. Golikova T. E., Hubler F., Beckmann D., Batov I. E., Karminskaya T. Y., Kupriyanov M. Y., Golubov A. A. and Ryazanov V. V. // Phys. Rev. B, 2012. V. 86. P. 064416.
  22. Голикова Т.Е., Хюблер Ф., Бекманн Д., Кленов Н. В., Бакурский С. В., Куприянов М.Ю., Батов И. Е., Рязанов В.В. // Критический ток в планарных джозефсоновских S-N-S системах. Письма в ЖЭТФ, 2012. т. 96, № 10, с. 743-748.
  23. Naoto Nagaosa, et. al. // Rev. Mod. Phys., 2010. V. 82. P. 1539-1592.
  24. Frolov S., Stoutimore M., Crane T. et al. Imaging spontaneous currents in superconducting arrays of pi-junctions // Nature Physics, 2008. V. 4. P. 32 - 36.
  25. A. Buzdin, A. E. Koshelev, Periodic alternating 0- and π-junction structures as realization of φ-Josephson junctions // Phys. Rev. B, 2003. V. 67. P. 220504.