Математические модели сверхпроводящей спинтроники на основе эффекта близости в наноструктурах ферромагнетик/сверхпроводник

• Автор: Иванов, Николай Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.18, 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 138 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СОСУЩЕСТВОВАНИЯ СВЕРХПРОВОДИМОСТИ И МАГНЕТИЗМА В РАЗЛИЧНЫХ
МАТЕРИАЛАХ

1.1. Механизмы подавления сверхпроводимости парамагнитными

примесями.

1.2. Обратное влияние сверхпроводимости на магнетизм.

Криптоферромагнетизм АндерсонаСула.

1.3. Неоднородное сверхпроводящее состояние ЛОФФ

1.4. Проблема сосуществования сверхпроводимости и магнетизма в

наноструктурах ферромагнетиксверхпроводник 8.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КРАЕВОЙ
ЗАДАЧИ ДЛЯ ЭФФЕКТА БЛИЗОСТИ В СТРУКТУРАХ ББ
2.1. Введение и постановка задачи
2.2 Микроскопический вывод модельного интегрального уравнения для
парной амплитуды в гетерогенном контакте ББ
2.3. Математическая модель сосуществования состояний ЛОФФ и БКШ в
однородном ферромагнитном сверхпроводнике.
2.4. Дифференциальная краевая задача для эффекта близости в контакте ББ при баллистическом и диффузионном типах движения электронов ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЭФФЕКТА БЛИЗОСТИ В
ДВУХСЛОЙНЫХ НАНОСТРУКТУРАХ ЕБ
3.1. Постановка задачи.
3.2. Эффект близости в контакте полубесконечных металлов Е и Б
А. Баллистический режим движения электронов.
Б. Диффузионный режим движения электронов.
3.3. Эффект близости в тонком двухслойном контакте ББ
А. Баллистическое движение электронов.
Б. Диффузионное движение электронов.
3.4. Сравнительный анализ полученных результатов
ГЛАВА 4. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ВЗАИМНОЙ ПОДСТРОЙКИ СВЕРХПРОВОДИМОСТИ И МАГНЕТИЗМА В ТОНКИХ
ТРЕХСЛОЙНЫХ НАНОСТРУКТУРАХ ББЛ7
4.1. Введение в проблему.
4.2. Конкуренция сверхпроводящих и магнитных состояний в
симметричных наноструктурах РБЕ.
А. Баллистический режим движения электронов.
Б. Диффузионный режим движения электронов.
4.3. Взаимная подстройка сверхпроводимости и магнетизма в
асимметричных наноструктурах ББЛ7.
А. Баллистическое движение электронов.
Б. Диффузионное движение электронов.
4.4. Выводы.
ГЛАВА 5. МОДЕЛИ ПРИБОРОВ СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ
СПИНТРОНИКИ
5.1. Прикладные аспекты сверхпроводимости и магнетизма
5.2. Модели сверхпроводящей спинтроники на основе ББЕ структур 1 5.3. Сверхпроводящая спинтроника на основе наноструктур ГБЛ7Б .
5.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


На основе развитой теории эффекта близости исследован, новые конкретные модели приборов сверхпроводящей спинтроники, как элементной базы наноэлектроники следующего поколения. Методы исследований. Для реализации поставленной цели и задач в диссертационной работе использовались аналитические и численные методы математической физики для решения неоднородных краевых задач в применении к системам ферромагнетик/сверхпроводник. Достоверность полученных результатов. Достоверность и обоснованность полученных нами результатов обеспечивается использованием современных методов квантовой теории поля для температурных функций Грина, микроскопическим выводом интегро-дифференциальной краевой задачи для наноструктур Р/Б, использованием компьютерного моделирования, а также качественным и количественным описанием всей совокупности уникальных экспериментальных диаграмм состояний. В предельных частных случаях наши результаты воспроизводят известные результаты, полученные другими авторами в рамках Ю моделей. Развита универсальная математическая модель эффекта близости, в которой одновременно учтены: наличие межэлектронного взаимодействия в ферромагнитном металле, трехмерные вариации парной амплитуды, произвольная концентрация примесей и прозрачность границы раздела Р/Б. Аналитически и численно исследованы фазовые диаграммы поверхностных состояний со смешанным БКШ1- ЛОФФ типом спаривания. Предсказана сверхпроводимость, локализованная на поверхности раздела Р/Б. Исследованы сверхпроводящие и магнитные состояния симметричных и асимметричных наноструктур Р/БЯ7'. ЛОФФ-БКШ-ЛОФФ в трислоях F/S/F. Предложены модели многовариантного спинового переключателя - криотрона и наноячейки памяти на основе четырехслойной системы F/S/F/S. Теоретическая значимость работы заключается в разработке и построении существенно универсальной, реалистичной трехмерной математической модели эффекта близости, позволяющей исследовать любые физически интересные наноструктуры F/S. Практическая ценность диссертационной работы заключается в том, что она служит базой для объяснения уже известных экспериментальных данных, предсказывает новые интересные явления, позволяет создавать конкретные модели приборов сверхпроводящей спинтроники со сверхпроводящим и магнитным каналами записи информации. Публикации и апробация результатов. Основные положения работы опубликованы в работах, среди которых 6 статей в журналах, рекомендованных ВАК, 5 журнальных статей и тезисов докладов. С целью апробации основные положения работы докладывались и обсуждались на научных семинарах в отделе теоретической и математической физики института физики металлов УрО РАН (г. Екатеринбург) и кафедры ЕНД КГТУ. VI Intern. Conference in School Format 1 Vortex Matter in Nanostructured Superconductors (Rhodes, Greece, ). Реализация результатов работы. Данные исследования проведены в рамках госбюджетной темы КГТУ им. А.Н. Туполева «Сверхпроводящая спинтроника на основе эффекта близости в наноструктурах ферромагнетик/сверхпроводник», поддержанной Минобразования и науки РФ (проект 2. Результаты работы использованы в научных отчетах по данной теме. Материалы работы используются в учебном процессе Казанского государственного технического университета при чтении курса лекций по Физическим Основам Получения Информации. Универсальная трехмерная (3D) математическая модель эффекта близости для чистых и грязных наноструктур F/S в виде дифференциальной краевой задачи для парной амплитуды с граничными условиями, которые соответствуют непрерывной сшивке парных амплитуд и их потоков только одинаковой пространственной симметрии. Численное моделирование эффекта близости для массивных и тонких бислоев F/S и трислоев F/S/F и F/S/F' в чистом пределе, получение диаграмм состояний, связывающих критические температуры с обменным полем, величинами электронных корреляций и толщинами слоев. Предсказание уединенной возвратной сверхпроводимости с конкуренцией ЛОФФ-БКШ-ЛОФФ в асимметричных трислоях F/S/F' и сверхпроводимости, локализованной на поверхности раздела F/S.