Установлено, что в сверхпроводнике как с s-, так и с-, d-симметрией параметра порядка, в структуре ферромагнетик/изолятор/сверхпроводник образуются поверхностные спин-зависящие андреевские уровни энергии, расположенные внутри сверхпроводящей щели и обусловленные интерференцией электронов и дырок, отражённых парным потенциалом и интерфейсом.
Лаборатория физики перспективных материалов КФТИ КазНЦ РАН.
Руководитель: Водопьянов Б.П.
На основе последовательной квазиклассической теории сверхпроводимости для металлов с расщеплённой по спину зоной проводимости изучалось влияние спин-зависящих фаз электронных волн, прошедших через немагнитный потенциальный барьер и отражённых от него, на процесс андреевского отражения в структуре ферромагнетик/изолятор/сверхпроводник (ФИС). В качестве сверхпроводника рассматривались синглетные сверхпроводники как с s-, так и с-, d-симметрией параметра порядка. Найдено, что в результате интерференции электроноподобных и дырочноподобных квазичастиц, отражённых парным потенциалом и интерфейсом, в сверхпроводнике на расстоянии порядка длины когерентности от изолятора образуются спин-зависящие уровни энергии, расположенные внутри сверхпроводящей щели. Энергия этих уровней определяется спин-зависящими фазовыми сдвигами амплитуд электронных волн, прошедших через потенциальный барьер и отражённых от него.
Вычислена амплитуда вероятности андреевского отражения. Вероятность андреевского отражения имеет максимумы при энергиях, соответствующих энергетическим уровням. Найдена зависимость баллистического кондактанса точечного ФИС-контакта от приложенного напряжения для различных значений поляризации ферромагнетика. Пики в зависимости кондактанса ФИС-контакта от приложенного потенциала соответствуют максимумам вероятности андреевского отражения. Это обстоятельство может использоваться для определения поляризации ферромагнетиков при сравнении полученных аналитических выражений для кондактанса ФИС-контакта с экспериментальными данными.
Спин-зависящие андреевские уровни энергии приводят к пикам в зависимости кондактанса от V (V - приложенный потенциал). Рисунок иллюстрирует движение спин-зависящих андреевских уровней энергии (и, соответственно, пиков в кондактансе) навстречу друг другу при увеличении параметра и их слияние на уровне Ферми.
Рис. 1. Зависимость нормированного кондактанса σF/S(V)/σ0 от приложенного напряжения для различных значений поляризации ферромагнетика δ=p↓/p↑ без учета (красная линия) и с учетом (синяя линия) фазовых сдвигов при значении отношения Δd(T)/2T=6. Здесь p↓ и p↑ импульсы Ферми спиновых подзон ферромагнетика; d – толщина прямоугольного барьера, k-1 - длина, на которой спадает волновая функция электрона в диэлектрике.
Публикации:
1. Vodopyanov B.P.: The influence of spin-dependent phases of tunneling electrons on the conductance of a point ferromagnet/isolator/super- conductor contact. Письма в ЖЭТФ 87, вып. 6, 379-384 (2008)
2. Водопьянов Б.П.: Влияние спин-зависящих фаз туннелирующих электронов на кондак-танс точечного контакта ферромагнетик/изолятор/d-волновой сверхпроводник. Cб. тр. Третьей Междунар. конф. «Фундаментальные проблемы высокотемпературной сверхпроводимости» (ФПС' 08). Звенигород, 13-17 октября 2008, с. 307-308. Звенигород 2008.