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
1. R. A. Hovhannisyan, Phys. Rev. Res. 7, 023279 (2025). https://doi.org/10.1103/v41v-1qjw
2. P. Chen, J. Wang, G. Wang et al, Nanoscale Advances 6, 690 (2024). https://doi.org/10.1039/D3NA00884C
3. A. Kudriashov, X. Zhou, R. A. Hovhannisyan et al, arXiv preprint arXiv:2502.08527 (2025).
4. Yi Zhang, Y. Gu, P. Li et al, Phys. Rev. X 12, 041013 (2022). https://doi.org/10.1103/PhysRevX.12.041013
5. 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
6. M. Trahms, L. Melischek, J. F. Steiner et al, Nature 615, 628 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-05743-z
7. A. Malvino, D. Bates, and P. Hoppe, Electronic Principles (McGraw Hill, New York, 2020).
8. M. Nadeem, M. S. Fuhrer, and X. Wang, Nat. Rev. Phys. 5, 558 (2023). https://doi.org/10.1038/s42254-023-00632-w
9. H. Wu, Y. Wang, Y. Xu et al, Nature 604, 653 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04504-8
10. S.−L. Wu, Z.-H. Ren, L. Yang et al, Nano Lett. 25, 17619 (2025). https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c04336
11. A. Boruah, S. Acharjee, and P. K. Saikia, Phys. Rev. B 112, 054505 (2025). https://doi.org/10.1103/qzq2-f9kv
12. A. A. Golubov, M. Yu. Kupriyanov, and E. Il’ichev, Rev. Mod. Phys. 76, 411 (2004). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.76.411
13. G. Nanda, J. L. Aguilera-Servin, P. Rakyta et al, Nano Lett. 17, 3396 (2017). https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.7b00097
14. C. Kurter, A. D. Finck, Y. S. Hor, and D. J. Van Harlingen, Nat. Commun. 6, 7130 (2015). https://doi.org/10.1038/ncomms8130
15. E. M. Spanton, M. Deng, S. Vaitiekėnas et al, Nat. Phys. 13, 1177 (2017). https://doi.org/10.1038/nphys4224
16. S. Hart, G. Goldstein, C. Chamon et al, Phys. Rev. B 100, 060508 (2019). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.100.060508
17. 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
18. I. Sochnikov, A. J. Bestwick, J. R. Williams et al, Nano Lett. 13, 3086 (2013). https://doi.org/10.1021/nl400997k
19. M. Kayyalha, A. Kazakov, I. MiotkowskI et al, npj Quantum Mater. 5, 7 (2020). https://doi.org/10.1038/s41535-020-0209-5
20. W. Haberkorn, H. Knauer, and J. Richter, Phys. Status Solidi A 47, K161 (1978). https://doi.org/10.1002/pssa.2210470266
21. 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
22. V. Sakhnyuk and V. Holoviy, J. Phys. Stud. 15, 2702 (2011). https://doi.org/10.30970/jps.15.2702
23. 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
24. V. E. Sakhnyuk and A. V. Svidzinsky, Ukr. J. Phys. 51, 876 (2006).
25. V. E. Sakhnyuk and A. V. Svidzynskyj, Condens. Matter Phys. 9, 169 (2006). https://doi.org/10.5488/CMP.9.1.169
26. M. Y. Kupriyanov, JETP Lett. 56, 414 (1992).
27. Yu. S. Barash, Phys. Rev. B 85, 100503 (2012). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.85.100503
28. A. Shutovskyi, V. Sakhnyuk, and Y. Zolotaryuk, Eur. Phys. J. B 95, 134 (2022). https://doi.org/10.1140/epjb/s10051-022-00397-8
29. 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
30. A. Barone and G. Paterno, Physics and Applications of the Josephson Effect (Wiley, New York, 1982).
