Автореферат (1104938), страница 4
Текст из файла (страница 4)
При этом получено, что величина максимального значения теплового потока в F − F ′ − S структуре со сверхпроводником Sс межзонным типом спаривания примерно в 40 раз больше соответствующегомаксимального теплового потока, достигаемого в S − I − N (сверхпроводник изолятор - нормальный металл) структуре.16В главе 4 сделан вывод о том, что в рассматриваемой F − F ′ − S структуревозможно эффективное управление величиной теплового потока охлажденияпутем изменения угла разориентации направлений намагниченности θ в доменах ферромагнетика.В главе 5 теоретически исследуется транспорт тока и тепла через границу двухзонного сверхпроводника и нормального металла в терминах матрицырассеяния. Для этой цели рассматривается микросужение между нормальнымметаллом и двухзонным сверхпроводником с характерным размером d многоменьшим длины когерентности сверхпроводника ξ и упругой l и неупругой linхарактерных длин свободного пробега.В разделе 5.1 развит подход к описанию исследуемого S-N контакта в терминах матрицы рассеяния на границе.
Записаны волновые функции в нормальномметалле и сверхпроводнике в рамках двухзонной модели. Введена матрица расb необходимая для сшивки данных волновых функций на границе, всеяния S,рамках двухзонной модели как для сверхпроводника, так и для нормальногометалла:b eout = Sb × Ψb ein ,Ψ(3)[]TL,eR,eL,eR,eebгде столбец Ψin = ψ1,in , ψ1,in , ψ2,in , ψ2,in составлен из падающих на рассеива[]TL,eR,eL,eR,eebтель электронных волн, а столбец Ψout = ψ1,out , ψ1,out , ψ2,out , ψ2,out составлениз отраженных от микросужения электронных волн. Дырочные состояния внормальном микросужении связаны подобным соотношением, но с матрицейSbh = Sb∗ . Матрица рассеяния Sb зависит всего от двух параметров, определяющих рассеяние в микросужении, - от эффективной высоты барьера внутризонного транспорта Z и эффективной амплитуды межзонного хоппинга α.
Длявычисления транспорта тока и тепла в такой структуре в рамках данного подхода обобщены на двухзонный случай выражения для электрического тока I ипотока тепла J для одной поперечной моды микросужения.В разделе 5.2 численно рассчитаны зависимости теплового потока J от прозрачности при оптимальном напряжении на переходе для различных значенийпараметра межзонного хоппинга α в s± и s++ моделях. Показано, что в области малых прозрачностей (туннельный режим) эти зависимости близки друг к17другу, однако с ростом прозрачности расчеты для s± модели дают существеннобольшие величины теплового потока, чем для s++ модели.
Установлено, что сростом параметра межзонного хоппинга α максимальный тепловой поток растет в s± модели, а в s++ модели убывает. Дана оценка возможности применения новых двухзонных сверхпроводников в болометрических устройствах. Сэтой целью исследовалась зависимость теплопроводности κ = J/δT их чистойграницы с нормальным металлом от температуры T , где δT - малая разностьтемператур нормального металла и сверхпроводника. Продемонстрировано существенное отличие двухзонных сверхпроводников с изотропным параметромпорядка, в которых теплопроводность κ имеет близкую к экспоненциальнойзависимость от ∆1 /kB T , от высокотемпературных купратов, в которых активационная зависимость от ∆/kB T отсутствовала.
В главе 5 сделан вывод о том,что возможная необычная s± симметрия параметров порядков ферропниктидови их двухзонная структура не препятствуют их болометрическим и микрорефрижераторным применениям.В заключении сформулированы основные результаты работы и положения,выносимые на защиту.Заключение1. Выведены граничные условия для контакта нормального металла с многозонными сверхпроводниками с необычными видами спаривания вне приближения эффективной массы для различных углов ориентации границы по отношению к кристаллографическим осям сверхпроводника, которые позволяютучесть как сложный непараболический и анизотропный спектр нормальныхвозбуждений в сверхпроводнике и их многозонный характер, так и необычныевиды симметрий сверхпроводящего параметра порядка.2.
Рассчитаны проводимости контакта нормального металла и многозонногосверхпроводника с необычными симметриями параметра порядка для выделенного направления транспорта для различных углов разориентации границы поотношению к кристаллографическим осям сверхпроводника, а также рассчитаны усредненные по волновому вектору, параллельному границе, проводимости такого контакта для нулевого угла разориентации границы по отношению18к кристаллографическим осям сверхпроводника.
Продемонстрирована возможность отличить две наиболее популярные модели сверхпроводящего спариванияв пниктидах на основе анализа рассчитанных проводимостей при использовании нормального металла с большим размером поверхности Ферми по наличиюподщелевых особенностей в случае s± симметрии параметра порядка.3. Рассчитаны фазовые зависимости джозефсоновского тока контактов, содержащих обычный сверхпроводник БКШ-типа и многозонный сверхпроводник, описываемый в рамках межорбитальной модели сверхпроводящего спаривания.
Продемонстрирована возможность отличить внутриорбитальную модельсверхпроводящего спаривания от межорбитальной по наличию нетривиальнойток-фазовой зависимости с основным состоянием при разности фаз сверхпроводящих берегов 0 < φ < π в случае последней.4. Теоретически продемонстрирована возможность микрорефрижераторныхприменений структур, состоящих из двухзонного сверхпроводника с межзонным типом спаривания и ферромагнетика, образованного из доменов с различными направлениями намагниченности, а именно, теоретически показанавозможность управления потоком тепла путем изменения направления намагниченности одного из доменов.5.
На основе теоретического анализа электронного транспорта тепла черезграницу двухзонного сверхпроводника, описываемого необычной s± симметрией параметра порядка, и нормального металла в терминах матрицы рассеянияпоказано, что в таких струтурах мощность охлаждения может достигать величины 1 мкВт/мкм2 при температуре 10 К, что на два порядка больше максимальной мощности охлаждения микрорефрижератора на основе низкотемпературного сверхпроводника алюминия при температуре ниже 1 К.Результаты диссертации отражены в следующих публикациях[А1] И.А.
Девятов, М.Ю. Ромашка, А.В. Бурмистрова, ”Транспорт тока и тепла через границу двухзонного сверхпроводника с нормальнымметаллом”, Письма в ЖЭТФ, том 91, вып. 6, с. 318-323, 2010. [JETP Lett.91, 297 (2010)].19[А2] А.В. Бурмистрова, Т.Ю. Карминская, И.А. Девятов, ”Электронныйтранспорт через границу нормального металла с двухзонным сверхпроводником с межзонным типом спаривания”, Письма в ЖЭТФ, том 93,вып. 3, с.
143-148, 2011. [JETP Lett. 93, 133 (2011)].[А3] А.В. Бурмистрова, И.А. Девятов, М.Ю. Куприянов, Т.Ю. Карминская,”Тепловой вентиль из сверхпроводящих гетероструктур с различными типами спаривания”, Письма в ЖЭТФ, том 93, вып. 4, с. 221-228, 2011.[JETP Lett., 93, 203 (2011)].[А4] А.В. Бурмистрова, И.А. Девятов, ”Теоретический анализ когерентногоэлектронного транспорта в структурах, содержащих многозонные сверхпроводники с различными типами сверхпроводящего спаривания”, Письмав ЖЭТФ, том 95, вып. 5, с. 263-269, 2012. [JETP Lett., 95, 239 (2012)].[А5] А.В. Бурмистрова, И.А.
Девятов, ”Граничные условия для контактанормального металла с многозонными сверхпроводниками с необычнымивидами спаривания”, Письма в ЖЭТФ, том 96, вып. 6, с. 430-435, 2012.[JETP Lett., 96, 391 (2012)].[А6] A.V. Burmistrova, I.A. Devyatov, A.A. Golubov, K. Yada, Yu. Tanaka,”Theory of Tunneling Spectroscopy of Multi-Band Superconductors”, Journalof the Physical Society of Japan, 82, 034716, 2013.[А7] A.V. Burmistrova, I.A. Devyatov, A.A.
Golubov, K. Yada, Yu.Tanaka, ”Quasiclassical theory of coherent charge transport into multi-bandsuperconductors”, Superconductor Science and Technology, 27, 015010, 2013.[А8] И.А. Девятов, М.Ю. Ромашка, А.В. Бурмистрова, ”Транспорт тока итепла в наноструктурах с новыми двузонными сверхпроводниками”, 14ый международный симпозиум нанофизика и наноэлектроника, материалы симпозиума, т. 1, с.
161-162, Нижний Новгород, 15-19 марта, 2010.[А9] A.V. Burmistrova, T.Yu. Karminskaya, I.A. Devyatov, ” Electron andheat transport in heterostructures with novel multiband superconductors”,Superconductivity and Magnetism: hybrid proximity nanostructures andintrinsic phenomena SM-2010, Book of abstracts, p. 63, September 5-11, 2010.[А10] А.В. Бурмистрова, Т.Ю. Карминская, И.А. Девятов, ” Электронный20транспорт в структурах с межзонным типом спаривания”, 4-я Всероссийская конференция молодых ученых Микро-нанотехноогия и их применение, материалы конференции, стр. 42, Черноголовка, 22-24 ноября, 2010.[А11] И.А.
Девятов, А.В. Бурмистрова, Т.Ю. Карминская, ” Электронныйтранспорт в гетероструктурах с межзонным типом спаривания”, 15-ыймеждународный симпозиум нанофизика и наноэлектроника, материалысимпозиума, т. 1, с. 228-229, Нижний Новгород, 14-18 марта, 2011.[А12] A.V. Burmistrova, I.A. Devyatov, ”Electron and heat transport instructures with interband pairing superconductors”, International Conferenceon Quantum Technologies, Book of abstracts, p.
76, July 13-17, 2011.[А13] А.В. Бурмистрова, С.В. Бакурский, И. А. Девятов, ”Электронные свойства сверхпроводников с межзонно-внутризонным типом спаривания”, Тезисы докладов Российско-Украинского семинара Физика сверхпроводниковых гетероструктур, стр. 40, Черноголовка, 14-16 сентября, 2011.[А14] А.В. Бурмистрова, С.В. Бакурский, А. В. Семенов, И.А. Девятов, М.Ю.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
