Когерентные состояния в планарных структурах сверхпроводник-ферромагнетик

• Автор: Прокофьев, Андрей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 96 с. : ил.

1 Литературный обзор

1.1 Магнетосопротивление и многослойные

ЗР-структуры

1.2 Влияние доменной структуры ферромагнетика на характеристики многослойных ЗР-систем и сверхпроводящих ферромагнетиков

1.3 Эффект близости в йР-системах

1.3.1 Немонотонное поведение сверхпроводящего параметра

порядка в ферромагнетике вблизи 5Р-границы

1.3.2 7г-состояние в многослойных ^Р-структурах

и 7г-связь в джозефсоновских БРБ- сандвичах

2 Экспериментальные методы исследования и технология приготовления

планарных БР- структур

2.1 Тонкопленочная технология
2.1.1 Фотолитография
2.1.2 Электроннолучевая литография
2.1.3 Приготовление РР-структур
2.2 Методика эксперимента
2.3 Исследование магнитных характеристик СихИгх^х
и -Pdo.99-Feo.oi ферромагнитных слоев
3 Экспериментальные результаты
и их обсуждение
3.1 Пространственные осцилляции сверхпроводящего параметра порядка. Осцилляции критической температуры Тс
3.2 Планарные БР- структуры. Их свойства и особенности поведения

3.3 Исследование взаимодействия ферромагнитных слоев через тонкий сверхпроводник в РБГ сэндвиче. Обнаружение спонтанной вихревой фазы
Заключение
Литература

В течение почти ста лет после открытия сверхпроводимости исследование фундаментальных и прикладных аспектов этого явления сделалось большой самостоятельной областью науки. В конце прошлого века началось активное исследование эффектов в гетероструктурах, основанных на свойствах различных классов материалов: металлов, сверхпроводников, полупроводников и магнетиков. В последнее время стало популярным направление, связанное с изучением сосуществования сверхпроводимости и ферромагнетизма. Экспериментальные и теоретические исследования посвящены как сверхпроводящим соединениям с магнитными слоями (ферромагнитным сверхпроводникам или сверхпроводящим ферромагнетикам), так и искусственным многослойным структурам из сверхпроводящих и ферромагнитных металлов (55-структурам), в которых ферромагнитные (5-) и сверхпроводящие (5-) слои взаимодействуют друг с другом через границу раздела.
Долгое время считалось, что сверхпроводимость и магнетизм не могут сосуществовать вместе в силу различной спиновой упорядоченности, но данные экспериментов и новые теоретические модели последних лет показали возможность и нетривиальные следствия такого сосуществования. В частности, появление сверхпроводимости в ферромагнетике приводит к необычному осциллирующему знакопеременному поведению сверхпроводящего параметра порядка, связанному с пространственными осцилляциями сверхпроводящей волновой функции [1, 2, 3]. Следствием знакопеременное параметра порядка в многослойных 55- структурах являются осцилляции критической температуры и возникновение 7г-состояния, характеризующегося разными знаками параметра порядка на соседних 5-слоях [3, 4]. ’тг-контакт’ в 555 структуре был предсказан в [3] еще в 1982 году, однако попытки его реализации долгое время не были успешными [5, 6, 7, 8], главным образом, потому, что экспериментаторы, использовавшие сильные ферромагнитные материалы типа 5е, Лгг, Со, имели массу проблем с тем, чтобы просто получить качественный (без ’закороток’) джозефсоновский 555-контакт или 55- многослойку, по-

Рис. 31: Топология контактов при измерении ЭДС Холла.
Н ,0е
Рис. 32: Петля гистерезиса, полученная при измерении зависимости холлов-ского напряжения Vha.ii от величины внешнего магнитного поля Н, перпендикулярного плоскости образца, для плёнки СиАЧ толщиной дсилч — 30пт.
та; Я - магнитное поле; а - коэффициент аномального эффекта Холла; М -намагниченность плёнки. Первые два вклада представляют собой нормальный эффект Холла и связаны с непосредственным влиянием магнитного поля и намагниченности плёнки на носители тока. Последний же вклад, также пропорциональный намагниченности, возникает из-за спин-орбитального взаимо-