Влияние электромагнитного эффекта близости на транспортные характеристики джозефсоновских переходов ферромагнетик/сверхпроводник–барьер–сверхпроводник

Э. М. Руденко, А. А. Краковный, И. В. Короташ, М. В. Дякин, М. А. Белоголовский

Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина

Получена: 22.07.2020. Скачать: PDF

Проникновение куперовских пар из сверхпроводящего слоя в ферромагнитный в контактах сверхпроводник–ферромагнетик, известное как эффект близости, является предметом интенсивных исследований в течение нескольких последних десятилетий. В начале этого столетия стало ясно, что эффект близости сопровождается обратным действием магнитного материала на электронную подсистему сверхпроводника, которое проявляет себя в диффузии намагниченности через интерфейс двух металлов. Согласно тогдашней теории обратного эффекта близости глубина такого проникновения должна была иметь порядок длины когерентности в сверхпроводнике. Этот феномен наблюдался экспериментально, однако детальные эксперименты, в частности, с помощью нейтронного и мюонного рассеяния обнаружили магнитные корреляции на существенно больших расстояниях. Для их объяснения была предложена теория электромагнитного эффекта близости, согласно которой диспропорция между электронами с различными направлениями спинов распространяется в сверхпроводнике второго рода на расстояния порядка лондоновской глубины проникновения. В данной работе мы приводим экспериментальные измерения вольт-амперных характеристик джозефсоновских переходов ферромагнетик/сверхпроводник–барьер–сверхпроводник, подтверждающие существование электромагнитного эффекта близости в контактах сверхтонкой плёнки свинца — сверхпроводника второго рода с ферромагнитным никелем. Более того, мы впервые наблюдали осциллирующую зависимость критического тока Ni/Pb/Sn-оксидный барьер–Pb-перехода от толщины Ni, которая свидетельствует о наличии в плёнке Pb пространственных колебаний параметра сверхпроводящего порядка, предсказанных FFLO-теорией ещё в середине 60-х годов прошлого столетия.

Ключевые слова: контакты сверхпроводящего и ферромагнитного металлов, эффект близости, переходы Джозефсона, магнитное поле.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v42/i10/1431.html

PACS: 73.40.-c, 74.45.+c, 74.50.+r, 74.70.-b, 75.75.-c


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. A. I. Buzdin, Rev. Mod. Phys., 77: 935 (2005). Crossref
  2. F. S. Bergeret, A. F. Volkov, and K. B. Efetov, Rev. Mod. Phys., 77: 1321 (2005). Crossref
  3. I. Žutić, A. Matos-Abiague, B. Scharf, H. Dery, and R. Belashchenko, Materials Today, 22: 85 (2019). Crossref
  4. I. I. Soloviev, N. V. Klenov, S. V. Bakurskiy, M. Yu. Kupriyanov, A. L. Gudkov, and A. S. Sidorenko, Beilstein J. Nanotechnol., 8: 2689 (2017). Crossref
  5. N. O. Birge, Phil. Trans. R. Soc. A, 376: 20150150 (2018). Crossref
  6. A. Di Bernardo, S. Fiesch, Y. Gu, J. Linder, G. Divitini, C. Ducati, E. Scheer, M. G. Blamire, and J. W. A. Robinson, Nat. Commun., 6: 8053 (2015). Crossref
  7. E. M. Rudenko, A. A. Krakovny, I. V. Korotash, and M. A. Belogolovskii, Low Temp. Phys., 43: 1435 (2017). Crossref
  8. J. J. Hauser, Phys. Rev. B, 10: 2792 (1974). Crossref
  9. G. J. Dolan and J. Silcox, Phys. Rev. Lett., 30: 603 (1973). Crossref
  10. S. V. Mironov, A. S. Mel’nikov, and A. I. Buzdin, Appl. Phys. Lett., 113: 022601 (2018). Crossref
  11. Zh. Devizorova, S. V. Mironov, A. S. Mel’nikov, and A. Buzdin, Phys. Rev. B, 99: 104519 (2019). Crossref
  12. F. S. Bergeret, A. F. Volkov, and K. B. Efetov, Phys. Rev. B, 69: 174504 (2004). Crossref
  13. M. G. Flokstra, N. Satchell, J. Kim, G. Burnell, P. J. Curran, S. J. Bending, J. F. K. Cooper, C. J. Kinane, S. Langridge, A. Isidori, N. Pugach, M. Eschrig, H. Luetkens, A. Suter, T. Prokscha, and S. L. Lee, Nat. Phys., 12: 57 (2016). Crossref
  14. M. G. Flokstra, R. Stewart, N. Satchell, G. Burnell, H. Luetkens, T. Prokscha, A. Suter, E. Morenzoni, S. Langridge, and S. L. Lee, Phys. Rev. Lett., 120: 247001 (2018). Crossref
  15. P. Fulde and A. Ferrel, Phys. Rev., 135: A550 (1964). Crossref
  16. A. I. Larkin and Yu. N. Ovchinnikov, Sov. Phys. JETP, 20: 762 (1965).