Отзыв_Фоминов (Эффект близости в джозефсоновских структурах с составными магнитными прослойками)

отзыв официального оппонента кандидата физико-математических наук Фоминова Якова Викторовича на диссертационную работу Бакурского Сергея Викторовича «Эффект близости в джозефсоновских структурах с составными магнитными прослойками», представленную на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.04 — физическая электроника. Диссертационная работа С.В. Бакурского посвящена развитию теоретических моделей, описывающих гибридные структуры, состоящие из сверхпроводящих, ферромагнитных и нормальных металлов, а также диэлектрических слоев.

Помимо исследования фундаментальных физических свойств таких систем, особое внимание уделено анализу и оптимизации параметров, определяющих возможность их применения в качестве элементов микроэлектроники, таких как элементы сверхпроводниковой памяти и инверторы сверхпроводящей фазы.

Исследование этих вопросов является актуальным, т.к. в целом область физики, посвященная гибридным структурам с возможностью управляемой подстройки параметров, довольно неплохо исследована как теоретически, так и экспериментально на фундаментальном уровне, и следующим шагом может являться применение изученных систем в качестве новых элементов микроэлектроники. Таким образом, актуальность выбранной темы несомненна. Автором используется комбинация аналитических и численных теоретических методов, проводится сопоставление теоретических результатов с экспериментом. Во введении дается краткий обзор текущей теоретической и экспериментальной ситуации в выбранной области исследования, объясняется структура диссертации и обсуждаются основные результаты.

В главе 1 изучается влияние доменной структуры ферромагнитного материала на эффект близости и токовый транспорт в гетероструктурах из сверхпроводника и ферромагнетика. На основе изучения функций Грина и сверхтока в джозефсоновском контакте исследуется поведение характерных длин затухания ~1 и периода осцилляций ~з параметра порядка. В результате решения двумерной (в общем случае) краевой задачи оказывается, что соотношение ~ф и сз может меняться в широких пределах за счет изменения таких параметров системы, как прозрачности границ и размеры доменов. В главе 2 изучаются джозефсоновские структуры, позволяющие создать так называемый у-контакт, в котором фаза основного состояния имеет произвольную величину.

Для этого область слабой связи берется составной, содержащей нормальный и ферромагнитный слой вдоль контакта. Рассматриваются различные геометрии контактов такого типа и изучаются оптимальные диапазоны параметров для реализации у-контакта. Эти результаты представляют большой интерес, т.к. ~р-контакты потенциально применимы как квантовые биты, кубиты. Идея об возможном существовании <р-контактов была высказана довольно давно, однако оказалось, что найти подходящую физическую реализацию не так просто. Рассмотренный в диссертации вариант реализации у-контакта — один из немногих, известный на данный момент, а его «настраиваемость» является важным преимуществом. С точки зрения применения в качестве кубита, важным вопросом является защищенность основного состояния от квазичастиц. В связи с этим было бы интересно и важно изучить вопрос о квазичастичном спектре системы в состоянии у-контакта.

Для реализации кубита важно иметь щель в спектре квазичастиц, в этом случае кубит изолирован от окружения и таким образом защищен. Изучение этого вопроса может явиться дальнейшим развитием результатов диссертации. Для реализации у-контакта необходим отрицательный знак второй гармоники джозефсоновского тока. В разделе 2.1 дается качественное объяснение этого знака для ЗЕВ и БЕБ контактов (который затем проверяется строгим вычислением). Мне кажется, что это объяснение некорректно. Дело в том, что оно основано на угверждении о том, что второй гармонике соответствует процесс, изображенный на рис.

2.2(Ь). Однако же этот процесс в любом поперечном сечении дает нулевой суммарный перенос заряда, поэтому мне кажется, что в целом такие процессы к переносу тока вообще не имеют отношения. Второй же гармонике должен соответствовать процесс, связанный с переносом пар куперовских пар. Кроме того, мне кажется„ требуют уточнения условия применимости сделанных приближений. Эти условия сформулированы в формулах (2.25).

В то время как левые неравенства возникают из требования малости функций () 1определенных формулами (2.15)), правые, по-видимому, должны представлять собой условие на малость отклонения функций К от константы. Для меня осталось неясным, почему это условие именно таково. В главе 3 изучаются джозефсоновские контакты геометрии 51зЕБ, в которых разделены барьер, на котором происходит основной скачок фазы (1-барьер), и слой Р, обеспечивающий фазовый сдвиг. Таким путем возникает возможность реализовать джозефсоновский х-контакт с увеличенным характерным напряжением /ойдо, которое определяет быстродействие логических цепей, являющихся одним из направлений применения и-контактов. В этом разделе помимо численного счета применен комбинированный аналитический подход, сочетающий в себе решение уравнений Узаделя и Гинзбурга-Ландау.

Мне кажется, что этот комбинированного подхода требует более подробного объяснения. Решение в слое з анализируется с помощью уравнения Гинзбурга-Ландау с эффективным гран. условием (обращение параметра порядка в ноль) на границе с Р слоем.При достаточно малых толщинах з слоя сверхпроводимость в нем, согласно такому подходу, полностью подавлена. В то же время, уравнения Узаделя показывают некоторую наведенную сверхпроводимость в таком слое.

Таким образом, уравнения Гинзбурга-Ландау в этой главе являются не предельным случаем уравнений Узаделя, а используются независимо для решения вспомогательной задачи. Более подробное объяснение этого подхода могло бы устранить трудности в понимании выбранного метода. В главе 4 теоретические расчеты для 81зРБ структуры сравниваются с экспериментальными данными. Эксперимент подтверждает существование основных режимов работы, предсказываемых теорией. Подводя итог, могу сказать, что в целом у меня не возникло серьезных возражений или замечаний, ставящим под сомнение представленные в диссертации С.В. Бакурского результаты.

Упомянутые выше замечания не умаляют общей высокой оценки диссертации. Автореферат правильно отражает содержание диссертационной работы. Основные результаты диссертации своевременно опубликованы и доложены на научных семинарах и конференциях. Диссертация С.В. Бакурского представляет собой актуальное научное исследование, в котором с помощью надежных научных методов получен ряд новых теоретических выводов и экспериментальных рекомендаций. Диссертация отвечает требованиям п. 8 «Положения о присуждении ученых степеней», утвержденного постановлением Правительства Российской Федерации, предъявляемым к кандидатским диссертациям.

Автор диссертации заслуживает присуждения ему ученой степени кандидата физико-математических наук. Научный сотрудник ИТФ им. Л.Д. Ландау РАН, кандидат физ.-мат. наук Фоминов Яков Викторович Адрес: 142432 Московская обл., г. Черноголовка, просп. Академика Семенова, 1А Телефон: +7-495-702-93-17 Е-та11: Гопппоч91апс1аи.ас.ги Подпись Я.В. Фоминова завер; „.~л,;~~~ Ученый секретарь ИТФ им., ф4айдау'Р~ кандидат хим. наук ~'," ~~;:,."',,~ ",е.'~„ С.А. Крашаков б .."„- Дата: 12 февраля 2016 г. .