Вісник Львівського університету. Серія фізична 60 (2023) с. 183-195
DOI: https://doi.org/10.30970/vph.60.2023.183

Вплив ангармонічності струм-фазової залежності на динаміку флюксонів у довгому джозефсонівському контакті

А. Шутовський, М. Скіпальський, В. Наход, О. Замуруєва

Теоретично досліджено вплив ангармонічності в струм-фазовій залежності на динаміку флюксонів у тунельних джозефсонівських контактах для області температур, близьких до критичної. В основі дослідження використовується модифіковане рівняння синус-Ґордона для опису просторово-часової еволюції різниці фаз в довгому джозефсонівському контакті. Знайдено аналітичний розв’язок модифікованого рівняння синус-Ґордона для випадку малого значення параметра, що характеризує міру відмінності від синусоїдної залежності струму від різниці фаз, в загальному випадку отримані чисельні результати. Показано, що при значному відхиленні струм-фазової залежності від синусоїдної, краї флюксона є виразнішими, а різниця фаз є лінійною функцією координати у серцевині флюксона, при цьому залежність магнітного поля від просторової координати близька до прямокутної форми. Зі зменшенням міри відмінності струм-фазової залежності від синусоїдної межі флюксона є досить розмитими. При цьому максимальне значення магнітного поля, яке проникає в серцевину флюксона, \mbox{збільшується}.

Текст статті (pdf)

Список посилань
  1. Josephson B. D. Possible new effects in superconductive tunneling / B. D. Josephson // Physics Letters. -- 1962. -- Vol. 1(7), P. 251--253. doi: 10.1016/0031-9163(62)91369-0.
  2. Barone A. Physics and Applications of the Josephson Effect / A. Barone, G. Paterno // NY: Wiley. -- 1982. -- 529 p. doi: 10.1002/352760278X.
  3. Likharev K. K. Dynamics of Josephson Junctions and Circuits / K. K. Likharev // NY: Gordon and Breach. -- 1986. -- 640 p. doi: 10.1201/9781315141572.
  4. Schmidt V. V. The Physics of Superconductors: Introduction to Fundamentals and Applications / V. V. Schmidt, P. Muller, A. V. Ustinov // NY: Springer-Verlag. -- 1997. -- 207 p. doi: 10.1007/978-3-662-03501-6.
  5. McLaughlin, D. W. Perturbation analysis of fluxon dynamics / D. W. McLaughlin, A. C. Scott // Physical Review A. -- 1978. -- Vol. 18. -- P. 1652--1680. doi: 10.1103/PhysRevA.18.1652.
  6. Ustinov A. V. Solitons in Josephson junctions / A. V. Ustinov // Physica D: Nonlinear Phenomena. -- 1998. -- Vol. 123. -- P. 315--329. doi: 10.1016/S0167-2789(98)00131-6.
  7. Averin D. V. Rapid ballistic readout for flux qubits / D. V. Averin, K. Rabenstein, V. K. Semenov // Physical Review B. -- 2006. -- Vol. 73. P. 094504. doi: 10.1103/PhysRevB.73.094504.
  8. Soloviev I. I. Soliton scattering as a measurement tool for weak signals / I. I. Soloviev, N. V. Klenov, A. L. Pankratov, L. S. Revin, E. Il’ichev, L. S. Kuzmin // Physical Review B. -- 2015. -- Vol. 92(1). -- P. 014516. doi: 10.1103/PhysRevB.92.014516.
  9. Wustmann W. Reversible fluxon logic: Topological particles allow ballistic gates along one-dimensional paths / W. Wustmann, K. D. Osborn // Physical Review B. -- 2020. -- Vol. 101. -- P. 014516. doi: 10.1103/PhysRevB.101.014516.
  10. Golubov A. A. The current-phase relation in Josephson junctions / A. A. Golubov, M. Y. Kupriyanov, E. Il’ichev // Reviews of Modern Physics. -- 2004. -- Vol. 76. -- P. 411. doi: 10.1103/RevModPhys.76.411.
  11. Askerzade I. N. Effects of anharmonicity of current-phase relation in Josephson junctions / I. N. Askerzade // Low Temperature Physics. -- 2015. -- Vol. 41. -- P. 241. doi: 10.1063/1.4916071.
  12. Svidzinskyi A. V. Microscopic Theory of Superconductivity / A. V. Svidzinskyi // Lutsk: Lesya Ukrainka Volyn National University. -- 2011. -- 422 p. [in Ukrainian].
  13. Kupriyanov M. Yu. Effect of a finite transmission of the insulating layer on the properties of SIS tunnel junctions / M. Yu. Kupriyanov // JETP Letter [Pis’ma v Zhurnal Eksperimental’noi i Teoreticheskoi Fiziki]. -- 1992. -- Vol. 56. -- P. 399.
  14. Sakhnyuk V. Influence of the dielectric layer transparency upon the current dependence of the phase difference on the sis junctions / V. Sakhnyuk, V. Holoviy // Journal of Physical Studies. -- 2011. -- Vol. 15(2). -- P. 2702. doi: 10.30970/jps.15.2702.
  15. Pastukh O. Yu. The effects of depairing on the current-phase relation in SIS junctions in the presence of nonmagnetic impurities of arbitrary concentration / O. Yu. Pastukh, A. M. Shutovskii, V. E. Sakhnyuk // Low Temperature Physics. -- 2017. -- Vol. 43. -- P. 664--669. doi: 10.1063/1.4985972.
  16. F. Sols Crossover from the Josephson effect to bulk superconducting flow / F. Sols and J. Ferrer // Physical Review B. -- 1994. -- Vol. 49. -- P. 15913. doi: 10.1103/PhysRevB.49.15913.