Josephson diode effect in asymmetric junctions with nonsinusoidal current–phase relation near Tc
DOI (Low Temperature Physics):
https://doi.org/10.1063/10.0043579Ключові слова:
Josephson junction, current, anharmonicity, diode effectАнотація
Теоретично досліджено вплив ангармонічності струмово-фазового співвідношення на властивості джозефсонівських переходів із порушеною просторовою симетрією розподілу густини критичного струму. Розглянуто модель надпровідного тунельного джозефсонівського переходу типу надпровідник ізолятор–надпровідник за умов, коли ефекти розпаровування відіграють суттєву роль, що призводить до специфічної несинусоїдної залежності струму від різниці фаз. Показано, що в наближенні короткого контакту поєднання асиметрії профілю густини критичного струму та ангармонічності струм-фазової залежності є достатньою умовою для виникнення джозефсонівського діодного ефекту. Отримано залежності ефективності діодного ефекту від параметрів ангармонічності та асиметрії. Встановлено, що, на відміну від синусоїдального випадку, розглянута модель демонструє суттєву магнітозалежну невзаємність, яка може слугувати індикатором мікроскопічних механізмів перенесення струму.
Посилання
R. A. Hovhannisyan, Phys. Rev. Res. 7, 023279 (2025). https://doi.org/10.1103/v41v-1qjw
P. Chen, J. Wang, G. Wang et al, Nanoscale Advances 6, 690 (2024). https://doi.org/10.1039/D3NA00884C
A. Kudriashov, X. Zhou, R. A. Hovhannisyan et al, arXiv preprint arXiv:2502.08527 (2025).
Yi Zhang, Y. Gu, P. Li et al, Phys. Rev. X 12, 041013 (2022). https://doi.org/10.1103/PhysRevX.12.041013
J.-K. Kim, K.-R. Jeon, P. K. Sivakumar et al, Nat. Commun. 15, 1120 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-45298-9
M. Trahms, L. Melischek, J. F. Steiner et al, Nature 615, 628 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-05743-z
A. Malvino, D. Bates, and P. Hoppe, Electronic Principles (McGraw Hill, New York, 2020).
M. Nadeem, M. S. Fuhrer, and X. Wang, Nat. Rev. Phys. 5, 558 (2023). https://doi.org/10.1038/s42254-023-00632-w
H. Wu, Y. Wang, Y. Xu et al, Nature 604, 653 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04504-8
S.−L. Wu, Z.-H. Ren, L. Yang et al, Nano Lett. 25, 17619 (2025). https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c04336
A. Boruah, S. Acharjee, and P. K. Saikia, Phys. Rev. B 112, 054505 (2025). https://doi.org/10.1103/qzq2-f9kv
A. A. Golubov, M. Yu. Kupriyanov, and E. Il’ichev, Rev. Mod. Phys. 76, 411 (2004). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.76.411
G. Nanda, J. L. Aguilera-Servin, P. Rakyta et al, Nano Lett. 17, 3396 (2017). https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.7b00097
C. Kurter, A. D. Finck, Y. S. Hor, and D. J. Van Harlingen, Nat. Commun. 6, 7130 (2015). https://doi.org/10.1038/ncomms8130
E. M. Spanton, M. Deng, S. Vaitiekėnas et al, Nat. Phys. 13, 1177 (2017). https://doi.org/10.1038/nphys4224
S. Hart, G. Goldstein, C. Chamon et al, Phys. Rev. B 100, 060508 (2019). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.100.060508
S. M. Frolov, D. J. Van Harlingen, V. A. Oboznov et al, Phys. Rev. B 70, 144505 (2004). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.70.144505
I. Sochnikov, A. J. Bestwick, J. R. Williams et al, Nano Lett. 13, 3086 (2013). https://doi.org/10.1021/nl400997k
M. Kayyalha, A. Kazakov, I. MiotkowskI et al, npj Quantum Mater. 5, 7 (2020). https://doi.org/10.1038/s41535-020-0209-5
W. Haberkorn, H. Knauer, and J. Richter, Phys. Status Solidi A 47, K161 (1978). https://doi.org/10.1002/pssa.2210470266
O. Y. Pastukh, A. M. Shutovskii, and V. E. Sakhnyuk, Low Temp. Phys. 43, 664 (2017) [Fiz. Nizk. Temp. 43, 835 (2017)]. https://doi.org/10.1063/1.4985972
V. Sakhnyuk and V. Holoviy, J. Phys. Stud. 15, 2702 (2011). https://doi.org/10.30970/jps.15.2702
O. Y. Pastukh, V. E. Sakhnyuk, and A. V. Svidzinsky, Phys. Lett. A 382, 2149 (2018). https://doi.org/10.1016/j.physleta.2018.05.035
V. E. Sakhnyuk and A. V. Svidzinsky, Ukr. J. Phys. 51, 876 (2006).
V. E. Sakhnyuk and A. V. Svidzynskyj, Condens. Matter Phys. 9, 169 (2006). https://doi.org/10.5488/CMP.9.1.169
M. Y. Kupriyanov, JETP Lett. 56, 414 (1992).
Yu. S. Barash, Phys. Rev. B 85, 100503 (2012). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.85.100503
A. Shutovskyi, V. Sakhnyuk, and Y. Zolotaryuk, Eur. Phys. J. B 95, 134 (2022). https://doi.org/10.1140/epjb/s10051-022-00397-8
A. M. Shutovskyi, V. Sakhnyuk, I. O. Starodub et al, Low Temp. Phys. 51, 596 (2025) [Fiz. Nizk. Temp. 51, 665 (2025)]. https://doi.org/10.1063/10.0036518
A. Barone and G. Paterno, Physics and Applications of the Josephson Effect (Wiley, New York, 1982).
