Вплив електромагнетного ефекту близькості на транспортні характеристики джозефсонівських переходів феромагнетик/надпровідник–бар’єр–надпровідник

Е. М. Руденко, А. О. Краковний, І. В. Короташ, М. В. Дякін, М. О. Білоголовський

Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна

Отримано: 22.07.2020. Завантажити: PDF

Проникнення куперівських пар з надпровідного шару до феромагнетного у контактах надпровідник–феромагнетик, відоме як ефект близькості, є предметом інтенсивних досліджень протягом декількох останніх десятиліть. На початку цього сторіччя стало зрозумілим, що ефект близькості супроводжується зворотною дією магнетного матеріялу на електронну підсистему надпровідника, яка проявляє себе у дифузії намагнеченості через інтерфейс двох металів. Згідно із тодішньою теорією зворотного ефекту близькості глибина такого проникнення мала бути порядку довжини когерентності у надпровіднику. Цей феномен спостерігався експериментально, проте детальні експерименти, зокрема, за допомогою нейтронного і мюонного розсіювання виявили магнетні кореляції на суттєво більших відстанях. Для їх пояснення запропоновано теорію електромагнетного ефекту близькості, згідно якої диспропорція між електронами з різними напрямами спінів поширюється у надпровідник другого роду на відстані порядку лондонівської глибини проникнення. У даній роботі наведено експериментальні виміри вольт-амперних характеристик джозефсонівських переходів феромагнетик/надпровідник–бар’єр–надпровідник, які підтверджують існування електромагнетного ефекту близькості у контактах надтонкої плівки свинцю — надпровідника другого роду з феромагнетним нікелем. Крім того, ми вперше спостерігали коливну залежність критичного струму переходу Ni/Pb/Sn–оксидний бар’єр–Pb від товщини Ni, яка свідчить про наявність у плівці Pb просторових коливань параметра надпровідного порядку, передбачених FFLO-теорією ще у середині 60-х років минулого сторіччя.

Ключові слова: контакти надпровідного і феромагнетного металів, ефект близькості, переходи Джозефсона, магнетне поле.

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

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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  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).