Экспериментальное исследование кинетических магнитных эффектов в висмуте и алюминиевых сверхпроводящих микроструктурах

• Автор: Жиляев, Иван Николаевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 166 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
I. МЕХАНИЗМЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЦИРКУЛЯЦИОННЫХ КОМПОНЕНТ ТОКОВ И ИХ ПРОЯВЛЕНИЙ
1.1. Циркуляционные токи, возникающие при пропускании постоянного теплового потока
1.2. Циркуляционные компоненты токов, возникающие при пропускании постоянного тока
1.3. Проявление циркуляционных токов, возникающих в кольцевых сверхпроводящих микроструктурах в магнитном поле
П. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Электронная структура и кинетические свойства висмута
2.2. Приготовление образцов висмута и методика измерений
2.3. Приготовление алюминиевых структур и методика измерений
Ш. КИНЕТИЧЕСКИЙ МАГНЕТИЗМ В ВИСМУТЕ
3.1. Кинетический магнетизм Гуревича
3.2. Циркуляционные компоненты тока
3.2.1. Парамагнитный эффект в продольном магнитном поле
3.2.2. Угловые осцилляции продольного магнитного момента в поперечном магнитном поле
3.3. Кинетические магнитные эффекты при пропускании
продольного теплового потока
3.3.1. Парамагнитный эффект в продольном магнитном поле
3.3.2. Парамагнитный эффект в поперечном магнитном поле
3.3.3. Диамагнитный эффект при больших градиентах температуры
3.3.4. Волна намагниченности, индуцированная тепловой волной
3.4. Неустойчивость тока
3.4.1. Неустойчивость тока в поперечном магнитном поле
3.4.2. Неустойчивость циркуляционного тока возникающего при пропускании теплового потока
IV. ЭФФЕКТЫ, СВЯЗАННЫЕ С ЦИРКУЛЯЦИОННЫМИ
ТОКАМИ, В АЛЮМИНИЕВЫХ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ МИКРОСТРУКТУРАХ
4.1. Инверсные резистивные осцилляции в структуре с кольцом
4.2. Последовательный квантовый интерферометр кольцо
слабая связь
4.3. Скачкообразные осцилляции в структуре двух колец, связанных слабой связью
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Диссертация посвящена экспериментальному исследованию эффектов возникновения циркуляционных токов и их компонентов (ЦТ) в монокристаллах висмута и сверхпроводящих алюминиевых структурах, а также механизмов их проявления в виде возникновения дополнительных магнитных полей от них и дополнительных Э.Д.С., вызванных ими же.
О причинах начала исследований.
ЦПервотолчком к началу работ по изучению ЦТ стали наши измерения продольных термоЭ.Д.С. высококачественных висмутовых монокристаллов [1]. При измерениях в магнитном поле выяснилось, что Э.Д.С. не равны по абсолютной величине для противоположных направлений магнитного поля. Обсуждение этой проблемы привело к мысли, что такое неравенство связано, по-видимому, с возникновением циркуляционных токов в образце. Просмотр литературы показал, что несмотря на несколько механизмов возникновения ЦТ, указанных в теоретических работах, для самых общих условий пропускания стационарного теплового потока и тока по образцу экспериментальное изучение этой области только начинается, хотя роль и место ЦТ в кинетических свойствах твердого тела может быть велико.
2)Возникновение ЦТ может существенно сказаться на работе термоэлементов [2,3].
3)Эффекты возникновения ЦТ могут быть использованы в твердотельной электронике при проектировании микрокалориметров [2,3].
1.3. Проявление циркуляционных токов, возникающих в сверхпроводящих кольцевых микроструктурах в магнитном поле.
ЦТ могут возникать и без транспортного тока в
сверхпроводниках при наложении магнитного поля, как
экранирующие сверхпроводящие области токи. В разделе 1.3 приведены механизмы проявления таких токов в сверхпроводящих колцах.
Хорошо известен эффект Литтла-Паркса [15]. Если тонкое сверхпроводящее кольцо (настолько тонкое, что магнитное поле проникает в него) поместить в поперечное магнитное поле, то при изменении магнитного поля критическая температура такого кольца будет осциллировать с периодом кванта магнитного потока через площадь кольца. Такая зависимость связана с периодическим
изменением сверхпроводящего тока в кольце. Как следствие, его
сопротивление также будет осциллировать с тем же периодом. Теоретически было показано [16], что при пропускании через такую структуру транспортного тока, сравнимого с кольцевым сверхтоком, неоходимо учитывать эту существенную добавку, а в [17] этот эффект был изучен экспериментально. В последние годы большой интерес привлекает исследование квантовых интерферометров содержащих контакты сверхпроводника с нормальным металлом [18]. Как выяснилось, учет Андреевского отражения может давать новые периоды в магнеторезистивных осцилляциях таких структур. Но при исследовании таких структур не рассматривалось влияние эффектов неравновесности [19], которое может быть существенным.
Начаты исследования весьма важного для сверхпроводящих мезоскопических структур эффекта нелокальное™. Изменения