Неоднородные состояния и интерференционные явления в гибридных сверхпроводящих системах

• Автор: Самохвалов, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 303 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Вихревые молекулы и особенности взаимодействия вихрей в тонких пленках слоистых сверхпроводников

1.1. Притяжение наклонных вихрей в тонкой пленке слоистого сверхпроводника .

1.1.1. Основные уравнения

1.1.2. Наклонный вихрь в пленке слоистого сверхпроводника

1.1.3. Потенциал взаимодействия двух наклонных вихрей

1.2. Вихревые кластеры (молекулы) и многоквантовые решетки наклонных вихрей

в тонкой пленке слоистого сверхпроводника

1.2.1. Вихревые цепочки конечной длины

1.2.2. Фазовые переходы в решетках вихрей
1.3. Притяжение деформированных вихревых нитей в режиме пересекающихся решеток вихрей
1.3.1. Деформация вихревой нити в пленке слоистого сверхпроводника
1.3.2. Потенциал взаимодействия двух деформированных стеков
1.4. Выводы к главе
1.5. Приложения к главе
1.5.1. Потенциал взаимодействия двух наклонных вихрей: непрерывный предел
1.5.2. Энергия дальнодействуюгцего отталкивания вихревых кластеров
Глава 2. Пиннинг вихрей Абрикосова на протяженных мезоскопических дефектах
2.1. Электронная структура вихрей Абрикосова, захваченных протяженным дефектом
2.1.1. Квазиклассические уравнения в импульсном представлении
2.1.2. Спектр электронных состояний одноквантового вихря в цилиндрической полости
2.1.3. Спектр электронных состояний многоквантового вихря в цилиндрической полости
2.2. Локальная плотность состояний вихрей Абрикосова в цилиндрической полости

2.3. Депиншшг вихря Абрикосова из полости и электронные топологические переходы в коре вихря
2.4. Выводы к главе
2.5. Приложения
2.5.1. Спектр подщелевых состояний для малых значений прицельного параметра: |Ь| < Я
Глава 3. Неоднородные состояния в диффузных неодносвязных гибридных структурах сверхпроводник—ферромагнетик с эффектом близости и мезоскопических ЛОФФ сверхпроводниках
3.1. Модель и основные уравнения
3.2. Неоднородные состояния и осцилляции Литтла-Паркса в цилиндрических Б Г структурах с эффектом близости
3.2.1. Неоднородные состояния индуцированные эффектом близости
3.2.2. Осцилляции Литтла-Паркса в неодносвязных БР структурах
3.2.3. Оценки и условия наблюдения
3.3. Джозефсоновский ток и 7г-состояние в ферромагнитном слое со сверхпроводящими наночастицами
3.3.1. Критический ток джозефсоновского перехода между наночастицами в ферромагнитном металле
3.3.2. Критический ток джозефсоновского наноконтакта в бислое сверхпроводник-ферромагнетик
3.3.3. Оценки и условия наблюдения
3.4. Термодинамические свойства БРБ гибридных структур в окрестности 0 — тг перехода
3.4.1. Фазовый 0 — я переход в БРБ структуре
3.5. Состояния Ларкииа-Овчишшкова-Фульде-Феррелла (ЛОФФ) и квантовые осцилляции в мезоскопических сверхпроводниках и сверхтекучем Ферми газе .
3.5.1. Модифицированный функционал Гинзбурга-Ландау для описания 20 систем в ЛОФФ состоянии
3.5.2. Вихревые ЛОФФ состояния в 20 мезоскопическом диске
3.5.3. Вихревые ЛОФФ состояния сверхтекучего конденсата в ловушке
3.6. Выводы к главе
3.7. Приложения к главе

3.7.1. Вычисление джозефсоновского тока в FS бислое со сверхпроводящей
частицей
Глава 4. Свойства джозефсоновских переходов в гибридных системах с магнитной связью
4.1. Максимальный сверхток торцевого джозефсоновского перехода в поле магнитных частиц
4.2. Джозефсоновский переход в поле одиночной магнитной частицы
4.2.1. Основные уравнения
4.2.2. Распределение разности фаз в переходе с вихрями
4.2.3. Основное состояние джозефсоновского контакта с магнитной частицей
4.3. Эффекты соизмеримости в джозефсоновском контакте в поле массива магнитных частиц
4.3.1. Модель джозефсоновского перехода в поле регулярного массива магнитных частиц
4.3.2. Неограниченный переход: распределение разности фаз
4.3.3. Неограниченный переход: соотношение между током и фазой в контакте с фазовой модуляцией
4.3.4. Критический ток перехода в поле массива магнитных частиц. Эффекты соизмеримости
4.4. Экспериментальные исследования джозефсоновских переходов в поле субмик-ронных магнитных частиц
4.4.1. Модификация полевой зависимости критического тока полем одиночной магнитной частицы
4.4.2. Эффекты соизмеримости в джозефсоновском переходе в поле массива
магнитных частиц
4.5. Выводы к главе
Глава 5. Особенности эффекта близости и дальнодействуюгций эффект Джо-зефсона в баллистических гибридных структурах ферромагнетик—сверхпроводник
5.1. Основные уравнения
5.1.1. Ток-фазовое соотношение SFS джозефсоновского перехода в чистом
пределе

(Я0 = Ф0/2тгА2). Значение Я* существенно зависит от числа слоев N, растет с уменьшением числа Б С слоев (толщины Б С пленки) и составляет Я* ~ 0.21Яо и Я* ~ 0.38Я0 дл.ч N = 31 и N = 11, соответственно. Отметим, однако, что продольное магнитное поле В проникает в слоистый сверхпроводник со слабым джозефсоновским взаимодействием между слоями в виде решетки вихрей Джозефсона при заметно меньших значениях На ~ я|г <& Я*. В результате, наклонное магнитное поле чаще проникает в слоистый сверхпроводник не в виде наклоненных к слоям наборов из панкейков, а в виде пересекающихся решеток вихрей Джозефсона и перпендикулярных к- слоям вихревых нитей, состоящих из панкейкоп

[90, 102, 108]. Взаимодействие панкейков с продольным магнитным полем в форме вихрей Джозефсона вызывают деформацию вихревой нити в виде зигзага [118]. Деформированные таким образом наборы 2Б вихрей притягиваются друг к другу на больших расстояниях аналогично наклонным вихрям [186,187]. Подробно притяжение на больших расстояниях между зигзаг-деформироваиными вихревыми линиями в режиме пересекающихся решеток вихрен изучено в разделе 1.3.
1.1.3. Потенциал взаимодействия двух наклонных вихрей
Вычислим потенциал взаимодействия двух наклонных наборов 211 вихрей в тонкой пленке слоистого сверхпроводника с учетом двух дальнодействующих эффектов: притяжения вихрей [94, 95] и эффекта Пирла [116]. Ограничимся случаем параллельных вихревых линий, смещенных на вектор И. в плоскости слоев. Используя калибровку сйуА = 0 и преобразование Фурье
А(ч,к) = | (12тс1г е'чг+'<:гА(г, г), (1.17)
А„(ц) = | с12г е*чгА(г, гп), 1„(я) = | еРг е<чг.1п(г), (1.18)
можно следующим образом записать уравнение (1.1) в импульсном представлении:
(д2 + к2) А(ч, к) = ~ ]Г (Ф„(о) - А„(Ч)) е1кпа , (1.19)

где Фп(ч) = Ф(ч) е!!ЗГ". Используя соотношение
2лАДЧ) == |ясеаг"А(ЧД),
получим из (1.19) следующее уравнение относительно Фурье компонент векторного потенциала А„(я):
2дА А„ = ^ (е^Ф^) - Ат) е-|п-т198. (1.20)