Впервые наблюдался эффект спинового экранирования в сверхпроводящем состоянии трёхслойных плёнок Ni/V/Ni и Pd_1-xFe_x/V/Pd_1-xFe_x. Этот новый эффект для слоистых тонкоплёночных систем сверхпроводник/ферромагнетик был предсказан Бержеретом и др. (Bergeret F.S., Volkov A.F., Efetov K.B.: Europhys. Lett. 66, 111 (2004)). Изучены его зависимости от толщины слоя ванадия и от направления магнитного поля. Получено удовлетворительное согласие между экспериментом и теорией.

Лаборатория физики перспективных материалов КФТИ КазНЦ РАН.
Руководитель: Гарифуллин И.А.
Отв. исполнители: Гарифуллин И.А., Салихов Р.И., Гарифьянов Н.Н. (КФТИ КазНЦ РАН); Тагиров Л.Р. (КГУ); Тейз-Брёль К., Вестерхольт К., Цабель Х. (Институт экспериментальной физики и физики твёрдого тела г. Бохума, Германия).

С помощью метода ядерного магнитного резонанса ядер 51V в сверхпроводящем состоянии трёхслойных плёнок Ni/V/Ni и Pd_1-xFe_x/V/Pd_1-xFe_x, впервые наблюдался эффект спинового экранирования. Этот новый эффект для слоистых тонкоплёночных гетероструктур сверхпроводник/ ферромагнетик, который означает формирование спиновой поляризации в сверхпроводящем слое образцов за счёт сверхпроводящих корреляций с поляризованными электронами в ферромагнитном слое, был предсказан теоретически Ф. Бержеретом и др. (Bergeret F.S., Volkov A.F., Efetov K.B.: Europhys. Lett. 66, 111 (2004); Bergeret F.S., Volkov A.F., Efetov K.B.: Phys. Rev. B 69, 174504 (2004)). Проведены исследования этого эффекта в зависимости от толщины сверхпроводящего слоя ванадия и от направления магнитного поля по отношению к плоскости образца [3]. Для параллельной геометрии, которую в силу технических сложностей трудно осуществить, реализуется безвихревое состояние образца. Условия наблюдения сигналов ЯМР в этом состоянии позволяют провести их прямое количественное сравнение с теоретической моделью. Получено удовлетворительное согласие между экспериментом и теорией эффекта спинового экранирования в слоистых гетероструктурах сверхпроводник/ферромагнетик. Анализ показывает, что эффект проникновения ферромагнетизма в сверхпроводник не может препятствовать нормальной работе спинового клапана.

Рис. 1. На рисунке показано схематически распределение спиновой поляризации в сверхпроводящем (С) и ферромагнитном (Ф) слоях. Сверхпроводимость возникает за счет образования куперовских пар электронов с противоположно направленными спинами. Из вставки видно, что куперовские пары целиком расположенные в С-слое (слева) не дают вклада в намагниченность сверхпро-водника, поскольку спины электронов в куперовской паре противоположно направлены. Вместе с тем, есть и другие пары, расположенные в пространстве более сложным образом, а именно, один электрон пары находится в Ф-слое, а другой в С-слое. Эти пары как раз участвуют в эффекте спинового экранирования и дают вклад в намагниченность С-слоя. 

Публикации:  

1. Salikhov R.I., Garifullin I.A., Garif'yanov N.N., Tagirov L.R., Theis-Bröhl K., Westerholt K., Zabel H.: Experimental observation of the spin screening effect in superconductor/ferromagnet thin film heterostructures. Phys. Rev. Lett. 102, 087003(1-4) (2009)
2. И.А., Гарифьянов Н.Н., Салихов Р.И., Тагиров Л.Р.: Экспериментальное наблюдение эффекта спинового экранирования в тонкоплёночных гетероструктурах сверхпроводник/ферромагнетик. Изв. РАН. Сер. физ. 74, 19-22 (2010)
3. Salikhov R.I., Garif'yanov N.N., Garifullin I.A., Tagirov L.R., Westerholt K., Zabel H.: Study of the spin screening effect in superconductor/ferromagnet thin film heterostructures by nuclear magnetic resonance. Phys. Rev. B 80, iss. 21, 214523(1-8) (2009)