MUL'TISTABIL'NYE SOSTOYaNIYa I DEFORMIROVANNYE VIKhRI V TOKONESUShchEM SVERKhPROVODYaShchEM MOSTIKE C TONKIM SLOEM NORMAL'NOGO METALLA

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Теоретически показано, что покрытие сверхпроводящего мостика (S) тонким слоем нормального металла (N) при определенных параметрах приводит к появлению в нем стационарных мультистабильных состояний, контролируемых током. Их наличие связано со входом лежащих в плоскости мостика вихрей и их локализации (пиннинге) на SN-интерфейсе. Вихри имеют деформированные (сжатые) коры в N-слое из-за его малой толщины dn и существуют в мостике несмотря на относительно большую длину когерентности εn ≫ dn. Наличие нескольких стационарных состояний, имеющих разные сверхпроводящие характеристики при одном значении тока, может быть использовано в сверхпроводящих запоминающих устройствах или детекторах электромагнитного излучения/частиц.

About the authors

A. V. Bodyagin

Институт физики микроструктур Российской академии наук

Нижний Новгород, Россия

D. Yu. Vodolazov

Институт физики микроструктур Российской академии наук; Центр перспективных методов мезофизики и нанотехнологий Московского физико-технического института

Email: vodolazov@ipmras.ru
Нижний Новгород, Россия; Долгопрудный, Россия

References

  1. R. P. Huebener, Magnetic Flux Structures in Superconductors, Springer, Berlin (1979).
  2. A. M. Campbell and J. E. Evetts, Flux Vortices and Transport Currents in Type II Superconductors, Adv. Phys. 21, 199 (1972).
  3. C. P. Bean and J. D. Livingston, Surface Barrier in Type II Superconductors, Phys. Rev. Lett. 12, 14 (1964).
  4. G. Deutscher and P. G. de Gennes, in: Superconductivity, Vol. 2, R. D. Parks, ed. By M. Dekker, New York (1969), p. 1005.
  5. V. S. Stolyarov, T. Cren, C. Brun, I. A. Golovchanskiy, O. V. Skryabina, D. I. Kasatonov, M. M. Khapaev, M. Yu. Kupriyanov, A. A. Golubov, and D. Roditchev, Expansion of a Superconducting Vortex Core Into a Diffusive Metal, Nat. Commun. 9, 2277 (2018).
  6. Th. Bergmann, K. H. Kuhl, B. Schroder, M. Jutzler, and F. Pobell, Proximity-Effect-Induced Superconductivity at Millikelvin Temperatures, J. Low Temp. Phys. 66, 209 (1987).
  7. Yu. N. Ovchinnikov, B. I. Ivlev, R. J. Soulen, Jr., J. H. Claassen, W. E. Fogle, and J. H. Colwell, Temperature and Magnetic Field Dependence of the Induced Magnetization in Macroscopic Samples Due to the Proximity Effect, Phys. Rev. B 56, 9038 (1997).
  8. O. V. Skryabina, S. N. Kozlov, S. V. Egorov, A.A.Klimenko, V. V. Ryazanov, S. V. Bakurskiy, M. Yu. Kupriyanov, N. V. Klenov, I. I. Soloviev, A.A.Golubov, K. S. Napolskii, I. A. Golovchanskiy, D. Roditchev, and V. S. Stolyarov, Anomalous Magneto-Resistance of Ni-Nanowire/Nb Hybrid System, Sci. Rep. 9, 14470 (2019).
  9. J. R. Clem and V. G. Kogan, Kinetic Impedance And Depairing in Thin and Narrow Superconducting Films, Phys. Rev. B 86, 174521 (2012).
  10. A. Bodyagin and D. Yu. Vodolazov, Nascent Vortices in Current-Carrying Hybrid Superconducting Bridge, Phys. Rev. B 108, 134519 (2023).
  11. H. J. Fink, Vortex Nucleation in a Superconducting Slab Near a Second-Order Phase Transition and Excited States of the Sheath Near Hc3, Phys. Rev. 177, 732 (1968).
  12. G. S. Mkrtchyan, F. R. Shakirzyanova, E. A. Shapoval, and V. V. Schmidt, Interaction Between a Vortex and the Boundary Between Two Superconductors, Sov. Phys. JETP 36, 352 (1973).
  13. G. S. Mkrtchyan and V. V. Schmidt, Pinning of a Vortex Lattice on the Interface of Two Superconductors and the Critical Current, Sov. Phys. JETP 41, 90 (1975).
  14. D. Yu. Vodolazov, Squeezed and Nascent Vortices in a Thin Normal Layer with Proximity Induced Superconductivity, Phys. Rev. B 110, 014517 (2024).
  15. M. V. Milosevic, G. R. Berdiyorov, and F. M. Peeters, Fluxonic Cellular Automata, Appl. Phys. Lett. 91, 212501 (2007).
  16. V. S. Stolyarov, V. Ruzhitskiy, R. A. Hovhannisyan, S. Grebenchuk, A. G. Shishkin, O. V. Skryabina, I. A. Golovchanskiy, A. A. Golubov, N. V. Klenov, I. I. Soloviev, M. Yu. Kupriyanov, A. Andriyash, and D. Roditchev, Revealing Josephson Vortex Dynamics in Proximity Junctions below Critical Current, Nano Lett. 22, 5715 (2022).
  17. T. Golod and V. M. Krasnov, Demonstration of a Superconducting Diode-with-Memory Operational at Zero Magnetic Field with Switchable Nonreciprocity, Nat. Commun. 13, 3658. (2022).
  18. R. A. Hovhannisyan, T. Golod, and V. M. Krasnov, Controllable Manipulation of Semifluxon States in Phase-Shifted Josephson Junctions, Phys. Rev. Lett. 132, 227001 (2024).
  19. D. S. Kalashnikov, V. I. Ruzhitskiy, A. G. Shishkin, I. A. Golovchanskiy, M. Y. Kupriyanov, I. I. Soloviev, D. Roditchev, and V. S. Stolyarov, Demonstration of a Josephson Vortex-Based Memory Cell with Microwave Energy-Efficient Readout, Commun. Phys. 7, 88 (2024).
  20. J. Zmuidzinas, Superconducting Microresonators: Physics and Applications, Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 3, 169 (2012).
  21. K. Irwin and G. Hilton, Transition-Edge Sensors, in: Cryogenic Particle Detection. Topics in Applied Physics, ed. by C. Enss, Springer, Berlin, Heidelberg (2005), vol. 99, p. 63.
  22. C. M. Natarajan, M. G. Tanner, and R. H. Hadfeld, Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors: Physics and Applications, Supercond. Sci. Technol. 25, 063001 (2012).
  23. Д. Ю. Водолазов, Сенсор на нелинейной кинетической индуктивности, Письма в ЖЭТФ 118, 769 (2023)
  24. D. Yu. Vodolazov, Nonlinear Kinetic Inductance Sensor, JETP Lett. 118, 773 (2023).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences