Анотація до роботи:

Кошина О. А. «Стаціонарні властивості джозефсонівських тунельних контактів на основі близькісних структур надпровідник/феромагнетик». – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за специальностю 01.04.22 – Надпровідність. - Фізико- технічний інститут ім. Б. І. Вєркіна НАН України, Харків, 2007.

Дисертація присвячена дослідженню надпровідного і магнітного ефектів близькості в S/F бішарі, який складається з надпровідного шару, товщина якого є набагато більшою за довжину когерентності, і феромагнітного шару з товщиною, яка є набагато меншою за довжину когерентності, а також стаціонарних властивостей джозефсонівських тунельних контактів на основі близькісних S/F бішарів. Для слабкого і сильного ефекта близькості і довільної прозорості SF границі знайдено аналітичні рішення системи рівнянь Узаделя, які описують надпровідність в S і F шарах, досліджено густину квазічасткових станів в S і F металах, а також просторову поведінку параметра порядку в S металі. На основі отриманих рішень в роботі розглянуто стаціонарний ефект Джозефсона в тунельних контактах, в яких один чи обидва береги є близькісними S/F бішарами. Аналітично і чисельно досліджено явища зростання критичного струму та інверсії знака критичного струму. Встановлено, що в S/F бішарі існує не тільки надпровідний, але й “магнітний ефект близькості”.

У даній дисертації досліджено надпровідний і магнітний ефекти близькості в S/F структурах, що складаються з масивного надпровідника і феромагнетика мезоскопічної товщини, з довільними прозорістю SF-границі і величиною ефекту близькості і стаціонарних властивостей джозефсонівських тунельних контактів, у яких один або обидва береги є собою близькісними S/F бішарами.

Основні результати, які отримані в роботі

1. Показано, що задачу про ефект близькості в системі масивний надпровідник/тонкий феромагнетик, де обидва метали є "брудними", можна привести до крайової задачі для S шару; у ряді граничних випадків отримано аналітичні рішення системи рівнянь Узаделя, що описують надпровідність у S і F шарах.

2. Показано, що в мезоскопічних S/F структурах, завдяки наведеним у S металі феромагнітним кореляціям, щільності одночасткових станів є поляризованими по спіну як у F, так і в S металі, отже, S/F бішар можна характеризувати як єдину систему із сильною надпровідною і магнітною кореляцією.

3. Показано, що поведінка амплітуди критичного струму SFІFS контактів істотно залежить від взаємної орієнтації намагнічень феромагнетиків на берегах і параметрів бішарів: параметра ефекту близькості, прозорості SF границь і величини обмінної взаємодії. А саме:

а) При паралельній орієнтації намагнічень феромагнетиків на берегах при деякому значенні величини обмінної взаємодії H_exc, що залежить від параметра ефекту близькості і прозорості SF границь, критичний струм SFІFS контакту змінює свій знак, і контакт переходить у - стан;

б) При антипаралельній орієнтації намагнічень на берегах SFІFS контакту існує інтервал значень H_exc>0, ширина якого залежить від граничних умов на SF границі, у якому з ростом H_exc відбувається посилення амплітуди критичного струму контакту.

в) Показано, що перехід контакту в - стан при паралельній орієнтації намагнічень на берегах є пов'язаним зі стрибком фази надпровідної хвильової функції на кожній з SF границь.

г) Установлено, що явища інверсії і посилення критичного струму стійкі до не ідентичності берегів (SF)_LІ(FS)_R контактів.

4. Показано, що в S/F бішарі рівноважний обмін електронами між S і F шарами приводить до того, що в S шару з'являються магнітні властивості (магнітний ефект близькості), основними проявами якого є:

а) додаткове пригнічення надпровідного параметра порядку обмінним полем у S шарі поблизу SF границі;

б) спінове розщеплення щільності квазічасткових станів у S шарі;

в) існування локальних рівнів усередині енергетичної щілини в S шарі;

г) індуковане рівноважне намагнічення неспарених електронів S шару.

Публікації автора:

1а. Е.А.Кошина, В.Н.Криворучко. Эффект близости в S/F – бислое с высокой прозрачностью границы // ФТВД – 1999.- Т. 9. - №3. - С.76-80.

2а. Е.А.Кошина, В.Н.Криворучко. Спиновое расщепление квазичастичных состояний в S/F структурах с конечной прозрачностью SF- границы //ФНТ – 2000. - Т. 26. - №2.- С.157-163.

3а. E. A. Koshina and V.N. Krivoruchko. Spin polarization and p - phase state of the Josephson contact: Critical current of mesoscopic SFIFS and SFIS junctions// Phys. Rev. B- 2001.- V. 63.- 224515.- P. 1-8.

4а. Е. А. Кошина, В. Н. Криворучко. Инверсия знака критического тока в туннельных SFIFS контактах // Письма в ЖЭТФ – 2001.- Т. 71. -№ 3.- С. 182-186.

5а. V.N. Krivoruchko and E. A. Koshina. From inversion to enhancement of the Josephson current by an exchange field in S/F-I-F/S tunnel structures // Phys. Rev. B - 2001.- V. 64.- 172511.- p. 1-4.

6а. Е. А. Кошина и В. Н. Криворучко. Критический ток несимметричных SFIFS туннельных структур // ФНТ- 2003.- Т. 29.- №8.- С. 858-867.

7а. V. N. Krivoruchko and E. A. Koshina. Inhomogeneous magnetism induced in a superconductor at a superconductor-ferromagnet interface //Phys. Rev. B.- 2002.- V. 66.- 014521.- P. 1-6.

8а. E.A. Koshina and V.N. Krivoruchko. Spin-polarized DOS in proximity coupled S/F heterostructures// Program and Abstracts of the XII Trilateral German-Russian-Ukrainian Seminar on High-Temperature Superconductivity, Kiev, Ukraine. - 1999.- PA5.- P.44.

9а. V. N. Krivoruchko and E. A. Koshina. Supercurrent through the Josephson SFS junctions// Proc. of International Seminar “Chernogolovka 99”. Quasi-Two-Dimentional Metal and Superconducting Systems, Chernogolovka, Russia. - 1999.- PM1.- P.63.

10а. V. N. Krivoruchko and E. A. Koshina. Supercurrents through the Josephson p-junctions//Proceedings of the 8th European Magnetic Materials and Applications Conference, Kyiv, Ukraine.- 2000.- P.799-802.

11а. В. Н. Криворучко, Е. А. Кошина, В. В. Рязанов, В. А. Обозов, В. А. Веретенников, А. Ю. Рязанов, В. А. Ларкин, А. А. Голубов, J. Aarts. Сверхпроводящее - состояние в туннельных S/F наноструктурах//Тезисы докладов Второго российско-украинского семинара “Нанофизика и наноэлектроника”, Киев, Украина.- 2000.- С. 94-95.