論文の概要: Supergap and subgap enhanced currents in asymmetric {S_1FS_2} Josephson
junctions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.12967v2
- Date: Thu, 4 Mar 2021 14:12:05 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-23 00:48:40.794418
- Title: Supergap and subgap enhanced currents in asymmetric {S_1FS_2} Josephson
junctions
- Title（参考訳）: 非対称 {S_1FS_2} ジョセフソン接合における超ギャップおよびサブギャップ増強電流
- Authors: Mohammad Alidoust, Klaus Halterman
- Abstract要約: 三次元正規金属および強磁性ジョセフソン配置における超電流プロファイルについて検討した。
本研究は, 弾道系および拡散系において, サブギャップおよびスーパーギャップ超電流成分の重要性を強調した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We have theoretically studied the supercurrent profiles in three-dimensional
normal metal and ferromagnetic Josephson configurations, where the magnitude of
the superconducting gaps in the superconducting leads are unequal, i.e.,
$\Delta_1\neq \Delta_2$, creating asymmetric $S_1NS_2$ and $S_1FS_2$ systems.
Our results reveal that by increasing the ratio of the superconducting gaps
$\Delta_2/\Delta_1$, the critical supercurrent in a ballistic $S_1NS_2$ system
can be enhanced by more than $100\%$, and reaches a saturation point, or decays
away, depending on the junction thickness, magnetization strength, and chemical
potential. The total critical current in a diffusive $S_1NS_2$ system was found
to be enhanced by more than $50\%$ parabolically, and reaches saturation by
increasing one of the superconducting gaps. In a uniform ferromagnetic
junction, the supercurrent undergoes reversal by increasing
$\Delta_2/\Delta_1>1$. Through decomposing the total supercurrent into its
supergap and subgap components, our results illustrate their crucial relative
contributions to the Josephson current flow. It was found that the competition
of subgap and supergap currents in a $S_1FS_2$ junction results in the
emergence of second harmonics in the current-phase relation. In contrast to a
diffusive asymmetric Josephson configuration, the behavior of the supercurrent
in a ballistic system with $\Delta_2/\Delta_1=1$ can be properly described by
the subgap current component only, in a wide range of parameter sets, including
Fermi level mismatch, magnetization strength, and junction thickness.
Interestingly, when $\Delta_2/\Delta_1>1$, our results have found multiple
parameter sets where the total supercurrent is driven by the supergap
component. Therefore, our comprehensive study highlights the importance of
subgap and supergap supercurrent components in both the ballistic and diffusive
regimes.
- Abstract（参考訳）: 超伝導鉛の超伝導ギャップの大きさは不等式、すなわち$\Delta_1\neq \Delta_2$で非対称な$S_1NS_2$および$S_1FS_2$系を生成する。
その結果, 超伝導ギャップの比を$\Delta_2/\Delta_1$にすることで, S_1NS_2$系における臨界超電流を100\%以上高め, 飽和点に達したり, 接合厚さ, 磁化強度, 化学ポテンシャルに応じて崩壊させたりすることができることがわかった。
拡散性$S_1NS_2$系の総臨界電流は、パラボラティカルに50\%以上増大し、超伝導ギャップの1つを増大させることで飽和に達することがわかった。
均一な強磁性接合では、超電流は$\Delta_2/\Delta_1>1$の増加によって反転する。
超電流をスーパーギャップ成分とサブギャップ成分に分解することにより、ジョセフソン電流の流れに対するそれらの重要な相対的貢献を示す。
その結果,S_1FS_2$接合におけるサブギャップ電流とスーパーギャップ電流の競合は,電流相関係における第2高調波の出現をもたらすことがわかった。
拡散非対称ジョセフソン構成とは対照的に、$\Delta_2/\Delta_1=1$の弾道系における超電流の挙動は、フェルミ準位ミスマッチ、磁化強度、接合厚を含む幅広いパラメータセットにおいてのみ、サブギャップ電流成分によって適切に記述できる。
興味深いことに、$\delta_2/\delta_1>1$の場合、全超電流がsupergapコンポーネントによって駆動される複数のパラメータセットを見つけました。
そこで本研究では,弾道系および拡散系におけるサブギャップおよびスーパーギャップ超電流成分の重要性を概説した。
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