Влияние неоднородного магнитного поля ферромагнитных наночастиц на свойства джозефсоновских переходов

• Автор: Вдовичев, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 155 с. : ил.

* Содержание

1. Ферромагнитные частицы как источник неоднородного магнитного

поля

1.1. Введение

1.2. Обзор литературы

1.2.1. Переход между однодоменным и вихревым состояниями в

» ферромагнитных дисках

1.2.2. Метастабильные состояния намагниченности малых ферромагнитных частиц

1.3. Изготовление магнитных частиц на сверхпроводнике

1.3.1. Особенности изготовления частиц на сверхпроводнике

1.3.2. Исследование модификации свойств сверхпроводящей системы в процессе изготовления ферромагнитных частиц
1.4. Исследование остаточных состояний в ферромагнитных частицах Со
1.4.1. Методика магяитосиловых исследований
1.4.2. Результаты исследований остаточных распределений в эллиптических частицах кобальта
1.5. Расчет магнитных полей однородно намагниченных частиц
1.6. Выводы
2. Влияние неоднородного магнитного ноля ферромагнитных частиц на критический ток торцевых джозефсоновских контактов
2.1. Введение
2.2. Магнитные частицы на сверхпроводнике: обзор литературы
2.2.1. Магнитные частицы над сверхпроводящими пленками
2.2.2. Влияние искусственных неоднородностей на свойства джозефсоновских контактов
2.3. Модель торцевого джозефсоновского перехода в неоднородном поле магнитных частиц

2.4. Методика изготовления и исследование свойств торцевых джозеф-соноских контактов
2.5. Экспериментальное исследование торцевых джозефсоновских переходов с магнитными частицами
2.6. Выводы
3. Свойства планарных джозефсоновских контактов и узких сверхпроводящих мостов в неоднородном магнитном поле системы ферромагнитных частиц
3.1. Исследование свойств планарных переходов с магнитными частицами
3.2. Исследование свойств узких сверхпроводящих мостов с магнитными частицами
3.2.1. Модель диодного эффекта для узких сверхпроводящих мостов с наномагнитами
3.2.2. Экспериментальное исследование узких сверхпроводящих ни-обиевых мостов с магнитными частицами
3.3. Выводы
Заключение
Приложение: Расчет магнитного поля однородно намагниченного прямоугольного параллелепипеда
Список публикаций автора по теме диссертации
Библиография

Актуальность работы
Развитие методов нанолитографии сделало возможным изготовление нанораз-мерных магнитов, что послужило стимулом для дальнейшего развития физики микромагнетизма. Магнитные свойства наноразмерных магнитов (или наномагнитов) сильно отличаются от характеристик объемных магнитных материалов, из которых они изготовлены. Во многих случаях технически важные магнитные свойства, такие как восприимчивость, коэрцитивность и остаточная намагниченность существенно увеличиваются при нанометровом структурировании. Это позволяет рассматривать подобные магнитные наноструктуры в качестве перспективных сред хранения информации [1, 2, 3, 4, 5, 6], магнитных сенсоров [3, 4, 7] и для элементов сред, реализующих квантовые вычисления [8, 9].
Свойства малых ферромагнитных частиц теоретически интенсивно исследуются последние пятьдесят лет, и основные представления на сегодняшний день сформированы. Магнитные частицы в виде дисков (цилиндр, в основании которого лежит круг) являются наиболее изученным объектом микромагнетизма. Это обусловлено двумя причинами. Во-первых, простая осесимметричная форма частиц позволяет строить простые физические модели и аналитически исследовать возможные распределения намагниченности. Во-вторых, нанодиски - это один из самых простых объектов, которые можно изготовить методами нанолитографии.
Известно, что в зависимости от радиуса и толщины ферромагнитных нанодисков, основным состоянием наномагнита может быть однородное или вихревое распределение намагниченности [10]. Особенностью вихревого распределения является существование центральной области вихря, намагниченность которой перпендикулярна плоскости диска. Размер этой области (сердцевины или кора вихря) определяется обменной длиной 1ех = у/А/М], где А - обменная константа, Ма -магнитный момент насыщения, и практически не зависит от радиуса частицы (если он больше размеров кора в несколько раз). Для обычных ферромагнитных
1.5. Расчет магнитных полей однородно намагниченных
частиц.
В этом параграфе проведены расчеты магнитного поля вблизи однородно намагниченной частицы, имеющей форму прямоугольного параллелепипеда. Известной задачей магнитостатики является нахождение магнитного поля, индуцированного магнитным моментом М, заданным в некоторой области пространства V [68].
Для использования частицы в качестве источника сильного магнитного поля когда однородное состояние устойчиво и магнитный поток создаваемый частицей порядка Ф0 необходимо знать распределение магнитного поля частицы на масштабах сравнимых с ее толщиной, много меньшей латеральных размеров. В этом случае для нахождения магнитного поля частицы необходимо решать точную магнитостатическую задачу.
Проведен расчет магнитного поля, индуцированного однородно намагниченной частицей, на некоторой плоскости, что позволяет оценить величину магнитного поля частицы на поверхности сверхпроводника. Проведены расчеты среднего магнитного поля, индуцируемого магнитной частицей, когда частица расположена на торцевом или планарном переходе. Особенное внимание было уделено зависимости магнитного поля частицы от ее толщины /г.
В параграфе представлены следующие три результата.
1. Проведен расчет магнитного поля, индуцированного однородно намагниченной частицей, на некоторой плоскости, что позволяет оценить величину магнитного поля частицы на поверхности сверхпроводника.
2. Проведен расчет среднего магнитного поля, индуцируемого магнитной частицей, в геометрии отвечающей эксперименту, когда частица расположена на торцевом переходе.
3. Проведен расчет среднего магнитного поля, индуцируемого магнитной частицей, в геометрии отвечающей эксперименту, когда частица расположена на планарном переходе.
Магнитное поле Н(г), созданное распределением намагниченности М(г), за-