Автореферат (1105376), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Òàê, äæîçåôñîíîâñêàÿ ñòðóêòóðà ñ äâóìÿ ôåððîìàãíèòíûìè ñëîÿìè, ðàçäåëåííûìè ñâåðõïðîâîäíèêîâîé s ïðîñëîéêîé ìîæåò áûòü ïðèìåíåíà â êà÷åñòâå óïðàâëÿþùåãî ýëåìåíòà äëÿ ñâåðõïðîâîäíèêîâîé ïàìÿòè. Áàçèñ ñîñòîÿíèé äëÿ òàêîé ñòðóêòóðûñîîòâåòñòâóåò ñóùåñòâîâàíèþ s-ïðîñëîéêè â ñâåðõïðîâîäÿùåì è íîðìàëüíîìñîñòîÿíèè ñîîòâåòñòâåííî.Ñòåïåíü äîñòîâåðíîñòè è àïðîáàöèÿ ðàáîòûÄîñòîâåðíîñòü ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ îáåñïå÷åíà èñïîëüçîâàíèåì â òåîðåòè÷åñêèõ ðàñ÷åòàõ ìèêðîñêîïè÷åñêîé òåîðèè ñâåðõïðîâîäèìîñòè, îïòèìàëüíûì7âûáîðîì ôèçè÷åñêèõ ìîäåëåé, îòðàæàþùèõ îñíîâíûå ñâîéñòâà èññëåäóåìûõñèñòåì, à òàêæå íàëè÷èåì àñèìïòîòè÷åñêèõ ïåðåõîäîâ ê ðåçóëüòàòàì, ïîëó÷åííûì ðàíåå â áîëåå ïðîñòûõ ìîäåëÿõ è ñîâïàäåíèåì ðàññ÷èòàííûõ çàâèñèìîñòåéñ èìåþùèìèñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûìè äàííûìè.
Ðåçóëüòàòû ðàáîòû äîêëàäûâàëèñü íà- 4-îé Âñåðîññèéñêîé êîíôåðåíöèè ìîëîäûõ ó÷åíûõ "Ìåæäóíàðîäíûé ìîëîäåæíûé íàó÷íûé ôîðóì "Ëîìîíîñîâ-2010", Ìîñêâà, 2010;- Âñåðîññèéñêîé êîíôåðåíöèè è íàó÷íîé øêîëå äëÿ ìîëîäûõ ó÷åíûõ "Íîâûåìàòåðèàëû è íàíîòåõíîëîãèè â ýëåêòðîíèêå ÑÂ× Ñàíêò-Ïåòåðáóðã, 2010;- Advanced research workshop "Meso-2012", ×åðíîãîëîâêà, 2012;- International Conference "Micro- and nanoelectronics - 2012"(ICMNE-2012),Çâåíèãîðîä, Ìîñêîâñêàÿ îáëàñòü, 2012;- 11-th European Conference on Applied Superconductivity (EUCAS-13), Ãåíóÿ,Èòàëèÿ, 2013;- 8-th International Conference on Vortex Matter in NanostructuredSuperconductors, Ðîäîñ, Ãðåöèÿ, 2013;- XVIII ìåæäóíàðîäíîì ñèìïîçèóìå "Íàíîôèçèêà è íàíîýëåêòðîíèêà Íèæíèé Íîâãîðîä, 2014.- Moscow International Symposium on Magnetism (MISM-2014), Ìîñêâà, 2014;- International Scientic Conference "Science of Future", Ñàíêò-Ïåòåðáóðã,2014;- XIX ìåæäóíàðîäíîì ñèìïîçèóìå "Íàíîôèçèêà è íàíîýëåêòðîíèêà", Íèæíèé Íîâãîðîä, 2015.- 12-th European Conference on Applied Superconductivity (EUCAS-15), Ëèîí,Ôðàíöèÿ, 2015;îòðàæåíû â 21 ïóáëèêàöèè, â òîì ÷èñëå â äåâÿòè ñòàòüÿõ â íàó÷íûõ ðåôåðèðóåìûõ æóðíàëàõ [A1]-[A9], ðåêîìåíäîâàííûõ ÂÀÊ, â äâóõ ïàòåíòàõ [A10],[A11], à òàêæå â 10 òåçèñàõ äîêëàäîâ êîíôåðåíöèé [A12]-[A21].Ëè÷íûé âêëàä àâòîðà äèññåðòàöèè ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû, ïîëó÷åííûå íåïîñðåäñòâåííî àâòîðîìèëè ïðè åãî àêòèâíîì ó÷àñòèè.
Àâòîðîì ëè÷íî áûëè ðàçðàáîòàíû ïðîãðàììû8F2F1b)a)Ðèñ. 1: Ñõåìà ðàññìàòðèâàåìîé ïðîñòðàíñòâåííî íåîäíîðîäíîé ìíîãîñëîéíîé ñòðóêòóðû à)ñ ïðîäîëüíîé äîìåííîé ñòðóêòóðîé, á) ñ ïîïåðå÷íîé äîìåííîé ñòðóêòóðîé.äëÿ ðåøåíèÿ ïîñòàâëåííûõ çàäà÷, ïðîâåäåíû êàê ÷èñëåííûå, òàê è àíàëèòè÷åñêèå ðàñ÷åòû äëÿ ïîëó÷åíèÿ ïðåäñòàâëåííûõ ðåçóëüòàòîâ. Ñîâìåñòíî ñ ñîàâòîðàìè äèññåðòàíò íåïîñðåäñòâåííî ó÷àñòâîâàë â ïîñòàíîâêå çàäà÷è, íàïèñàíèèíàó÷íûõ ñòàòåé, ïîäãîòîâêå è ïðåäñòàâëåíèè äîêëàäîâ è ïîñòåðîâ íà íàó÷íûõêîíôåðåíöèÿõ.Ñòðóêòóðà è îáúåì ðàáîòûÄèññåðòàöèÿ ñîñòîèò èç ââåäåíèÿ, ÷åòûðåõ ãëàâ, çàêëþ÷åíèÿ è ñïèñêà ëèòåðàòóðû. Îáúåì äèññåðòàöèè - 120 ñòð., âêëþ÷àÿ 31 ðèñóíîê è 1 òàáëèöó.
Ñïèñîêëèòåðàòóðû ñîñòîèò èç 117 íàèìåíîâàíèé.Ñîäåðæàíèå ðàáîòûÂî ââåäåíèè äàí êðàòêèé îáçîð òåîðåòè÷åñêèõ è ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ðàáîò,îòíîñÿùèõñÿ ê òåìå äèññåðòàöèè, îáîñíîâàíà åå àêòóàëüíîñòü, ñôîðìóëèðîâàíûöåëè è çàäà÷è ðàáîòû, ïåðå÷èñëåíû îñíîâíûå ðåçóëüòàòû, ïðåäñòàâëÿåìûå íàçàùèòó, äàíî êðàòêîå îïèñàíèå ñîäåðæàíèÿ ãëàâ äèññåðòàöèè.Ãëàâà 1 ïîñâÿùåíà òåîðåòè÷åñêîìó èññëåäîâàíèþ âëèÿíèÿ äîìåííîé ñòðóêòóðû ôåððîìàãíèòíîãî ìàòåðèàëà íà ýôôåêò áëèçîñòè è òîêîâûé òðàíñïîðòâ ãåòåðîñòðóêòóðàõ èç ñâåðõïðîâîäíèêà è ôåððîìàãíåòèêà. Äîìåííàÿ ñòðóêòóðà ðàññìàòðèâàåòñÿ â ïðèáëèæåíèè àòîìàðíî òîíêèõ ñòåíîê.
Îñîáîå âíèìàíèåóäåëåíî çíà÷åíèÿì õàðàêòåðíûõ äëèí çàòóõàíèÿ ξ1 è ïåðèîäà îñöèëëÿöèé ξ2ïàðàìåòðà ïîðÿäêà â ñòðóêòóðå, êàê â ñëó÷àå ÷åðåäîâàíèÿ äîìåíîâ âäîëü, òàêè ïîïåðåê SF ãðàíèöû.9 ðàçäåëå 1.1 èçó÷àþòñÿ ñâîéñòâà äæîçåôñîíîâñêîãî SIFS êîíòàêòà, ñîñòîÿùåãî èç äâóõ ñâåðõïðîâîäÿùèõ ýëåêòðîäîâ S, ðàçäåëåííûõ òóííåëüíûì áàðüåðîì I è ôåððîìàãíèòíîé ïðîñëîéêîé F (Ðèñ.
1 a). Ôåððîìàãíåòèê èìååò äîìåííóþ ñòðóêòóðó, ÷åðåäóþùóþñÿ âäîëü SF ãðàíèöû ñ àíòèïàðàëëåëüíîé îðèåíòàöèåé íàìàãíè÷åííîñòè â ñîñåäíèõ äîìåíàõ. Äâóõìåðíàÿ êðàåâàÿ çàäà÷à ðåøåíààíàëèòè÷åñêè â îáëàñòè ñëàáîé ñâÿçè â ðàìêàõ ëèíåàðèçîâàííîãî óðàâíåíèÿÓçàäåëÿ [24].  ðàçäåëå 1.1 ïîêàçàíî, ÷òî ïîäàâëåíèå àìïëèòóäû ñïàðèâàíèÿñ ïðîíèêíîâåíèåì âãëóáü ôåððîìàãíèòíîãî ñëîÿ èìååò õàðàêòåð çàòóõàþùèõîñöèëëÿöèéΨ(x) = A exp −xξ1cosx+ϕ ,ξ2(1)îòíîøåíèå õàðàêòåðíûõ äëèí çàòóõàíèÿ ξ1 è ïåðèîäà îñöèëëÿöèé ξ2 êîòîðûõÿâëÿåòñÿ ôóíêöèåé òîëùèíû äîìåíîâ è ìîæåò èçìåíÿòüñÿ îò íóëÿ äî åäèíèöû.Ñõîäíûì îáðàçîì çàâèñèò îò òîëùèíû ìàãíèòíîé ïðîñëîéêè äæîçåôñîíîâñêîãîïåðåõîäà è êðèòè÷åñêèé òîê.
Òàêèì îáðàçîì, ïðåäëîæåí íîâûé ìåõàíèçì, îáúÿñíÿþùèé âîçìîæíûå ïðè÷èíû çíà÷èòåëüíîãî îòëè÷èÿ äëèí êîãåðåíòíîñòè ξ1îò ξ2 , íàáëþäàâøåãîñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíî â ñòðóêòóðàõ ñ ðàçáàâëåííûìè ôåððîìàãíåòèêàìè, äëÿ êîòîðûõ âûïîëíåíû óñëîâèÿ ãðÿçíîãî ïðåäåëà, â ðàìêàõêîòîðûõ ðàíåå òåîðåòè÷åñêèå ìîäåëè ïðåäñêàçûâàëè ïðèìåðíîå ðàâåíñòâî ýòèõâåëè÷èí. . ðàçäåëå 1.2 ðàññìàòðèâàåòñÿ çàäà÷à îá ýôôåêòå áëèçîñòè â áèñëîåñâåðõïðîâîäíèê-ôåððîìàãíåòèê ñ äîìåííîé ñòðóêòóðîé, êîòîðàÿ ïðåäñòàâëÿåòèç ñåáÿ íàáîð àíòèôåððîìàãíèòíî óïîðÿäî÷åííûõ ñëîåâ, ÷åðåäóþùèõñÿ ïî ìåðåóäàëåíèÿ îò ãðàíèöû ñâåðõïðîâîäíèêà è ôåððîìàãíåòèêà (Ðèñ.
1 b). ×èñëåííûå ðàñ÷åòû ñ áîëüøèì êîëè÷åñòâîì ñëîåâ ïîêàçàëè, ÷òî õàðàêòåð ñïàäàíèÿñâåðõïðîâîäÿùèõ êîððåëÿöèé âãëóáü ôåððîìàãíåòèêà íå ìîæåò áûòü îïèñàíâûðàæåíèåì (1) è ïðåäñòàâëÿåò èç ñåáÿ ñóïåðïîçèöèþ äâóõ ñëàãàåìûõ.xxA + B cos+ϕ.Ψ(x) = exp −ξ1ξ2(2)Ïåðâîå èç íèõ ñîîòâåòñòâóåò êóïåðîâñêèì ïàðàì, ëîêàëèçîâàííûì âíóòðè ôåððîìàãíèòíîãî ñëîÿ, à äðóãîå - ïàðàì, ðàñïðåäåëåííûì ïî ñëîÿì ñ àíòèôåððîìàãíèòíîé îðèåíòàöèåé.  çàâèñèìîñòè îò ðàçìåðà äîìåííîé ñòðóêòóðû è101(3)(6)-210(1)Re(F 1)(4)b)-410c)(5)(2)(6)(3)-6(4)(7)10(5)d)e)-81002a)46810x/Ðèñ. 2: à) Ìîäóëü äåéñòâèòåëüíîé ÷àñòè ôóíêöèè ÃðèíàRe(F1 ) â ñòðóêòóðå ñâåðõïðîâîäíèê-ôåððîìàãíåòèê ñ àíòèïàðàëëåëüíîé îðèåíòàöèåé íàìàãíè÷åííîñòè äîìåíîâ êàê ôóíêöèÿêîîðäèíàòûx.Ðàñ÷åò ïðîèçâîäèëñÿ äëÿPγB = 0.3, H = 10TC , T = 0.5TC .Êðèâûå (1),(2), (3), (4), (5), (6), (7) ïîñòðîåíû äëÿ ñòðóêòóð ñ òîëùèíàìè ìàãíèòíûõ ñëîåâ0.2ξ, 0.51ξ, 0.8ξ, ξ, 1.5ξ, 3ξ, 5ξdF i =ñîîòâåòñòâåííî. b)-e) Àïïðîêñèìàöèÿ ÷èñëåííûõ ðàñ÷åòîâ ñ ïî-ìîùüþ ìîäåëüíîé ôóíêöèè 2.ñîîòâåòñòâóþùåãî ñîîòíîøåíèÿ àìïëèòóä ýòèõ êàíàëîâ ïðîíèêíîâåíèå ñâåðõïðîâîäÿùåãî ïàðàìåòðà ïîðÿäêà âãëóáü ôåððîìàãíèòíîé ïðîñëîéêè ìîæåò ïðîõîäèòü êàê çíàêîïîñòîÿííûì, òàê è çíàêîïåðåìåííûì îáðàçîì.
(Ðèñ. 2).Òàêèì îáðàçîì, ïîëó÷åííûå â ãëàâå 1 âûðàæåíèÿ äëÿ ýôôåêòèâíîé ãëóáèíû ïðîíèêíîâåíèÿ ñâåðõïðîâîäÿùèõ êîððåëÿöèé â òàêèå ñòðóêòóðû ïîçâîëÿþòïðîãíîçèðîâàòü ýôôåêòèâíûå ìàòåðèàëüíûå êîíñòàíòû ñëîæíûõ ìàòåðèàëîâ,èõ èçìåíåíèÿ, èíèöèèðîâàííûå ïåðåìàãíè÷èâàíèåì îòäåëüíûõ F ñëîåâ. ãëàâå 2 ðàññìàòðèâàþòñÿ äæîçåôñîíîâñêèå ñòðóêòóðû, ïîçâîëÿþùèå ñîçäàòü ìàñøòàáèðóåìûé ϕ-êîíòàêò, äæîçåôñîíîâñêàÿ ôàçà îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿâ êîòîðîì èìååò ïðîèçâîëüíóþ âåëè÷èíó (0 < |ϕ| < π). Äëÿ ýòîãî ïðåäëîæåíî èñïîëüçîâàòü â êà÷åñòâå îáëàñòè ñëàáîé ñâÿçè ïðîäîëüíî-îðèåíòèðîâàííûéNF-áèñëîé, ñîñòîÿùèé èç íîðìàëüíîãî è ôåððîìàãíèòíîãî ìåòàëëîâ.  ãëàâåñðàâíèâàåòñÿ ðÿä ñòðóêòóð îòëè÷àþùèõñÿ òèïîì ïîäêëþ÷åíèÿ ýëåêòðîäîâ êîáëàñòè ñëàáîé ñâÿçè (Ðèñ.
3 a-d). ðàçäåëå 2.1 ðàññìîòðåíà òåîðèÿ ãåíåðàöèè âòîðîé ãàðìîíèêè òîê-ôàçîâîãîñîîòíîøåíèÿ â äæîçåôñîíîâñêèõ ïåðåõîäàõ ñ ìåòàëëè÷åñêèì òèïîì ñëàáîé ñâÿçè. Ïðîäåìîíñòðèðîâàíà ñâÿçü ìåæäó ïîÿâëåíèåì ãàðìîíèê âûñîêîãî ïîðÿäêà11za)b)SSNFSxSFNLNFc)SSd)SdNdFFNSe)Ðèñ. 3: a-d) Ñõåìàòè÷íîå èçîáðàæåíèå ðàññìîòðåííûõ â ãëàâå 2 ñòðóêòóð a) S-FN-S, b)SNF-NF-FNS, c) SFN-FN-NFS, d) SN-FN-NS. ä) ×èñëåííî ðàñ÷èòàííûå àìïëèòóäû ïåðâîé è âòîðîé ãàðìîíèê(dNèA= 0.1ξN , dF = 1.06ξN )ìåæäó ýëåêòðîäàìèLïðèBòîê-ôàçîâîé çàâèñèìîñòè ïîïåðå÷íîé S-NF-S ñòðóêòóðûè èõ êîìïîíåíòûAN , AF , BN , BFêàê ôóíêöèÿ ðàññòîÿíèÿT = 0.7TC .è öèêëè÷åñêèìè ïðîöåññàìè, âêëþ÷àþùèìè íîðìàëüíûå è àíäðååâñêèå îòðàæåíèÿ.
Ïîêàçàíî, ÷òî ïðîöåññ ïåðåíîñà êâàçè÷àñòèö, âêëþ÷àþùèé äâà íîðìàëüíûõ è äâà àíäðååâñêèõ îòðàæåíèÿ, îïèñûâàåò âòîðóþ ãàðìîíèêó òîê-ôàçîâîãîñîîòíîøåíèÿ. Êà÷åñòâåííûé ðåçóëüòàò, ïîëó÷åííûé â ðàìêàõ ýòîé ìîäåëè, îòâå÷àåò âñåì îñíîâíûì ñâîéñòâàì âòîðîé ãàðìîíèêè, èçâåñòíûì èç òî÷íûõ ÷èñëåííûõ ðàñ÷åòîâ. ðàçäåëå 2.2 ñôîðìóëèðîâàíà ìîäåëü äëÿ îïèñàíèÿ äæîçåôñîíîâñêèõ ϕêîíòàêòîâ â ðàìêàõ óðàâíåíèé Óçàäåëÿ.
Ïðîäåìîíñòðèðîâàí ìåòîä äëÿ ðåøåíèÿ äâóìåðíîé íåëèíåéíîé êðàåâîé çàäà÷è, ðàçðàáîòàííûé äëÿ èññëåäîâàíèÿñâîéñòâ ñòðóêòóð ñ ïðîäîëüíî-îðèåíòèðîâàííûì NF-áèñëîåì. Òàêîé ìåòîä ïîçâîëÿåò ðàññ÷èòûâàòü ðàñïðåäåëåíèå äæîçåôñîíîâñêîãî òîêà ïî ñòðóêòóðå. ðàçäåëå 2.3 èññëåäóåòñÿ âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ S-FN-S ñòðóêòóðû âêà÷åñòâå ϕ-êîíòàêòà.
Ïîäîáíàÿ ãåîìåòðèÿ ñîñòîèò èç FN-áèñëîÿ, çàêëþ÷åííîãîìåæäó äâóìÿ ìàññèâíûìè ñâåðõïðîâîäÿùèìè ýëåêòðîäàìè. Íà îñíîâå àíàëèòè÷åñêîãî è ÷èñëåííîãî ðåøåíèé ïîêàçàíî, ÷òî íàëè÷èå äâóõ êàíàëîâ ïðîòåêàíèÿ òîêà âäîëü íîðìàëüíîé è ôåððîìàãíèòíîé ïëåíîê, ïîçâîëÿåò ðåàëèçîâàòüϕ-ñîñòîÿíèå â îêðåñòíîñòè òî÷êè 0 - π ïåðåõîäà. Ðàññ÷èòàíû çàâèñèìîñòè àìïëèòóä ãàðìîíèê òîê-ôàçîâîé çàâèñèìîñòè A è B (Ðèñ. 3 e), à òàêæå îáëàñòèñóùåñòâîâàíèÿ ϕ - ñîñòîÿíèÿ, îïðåäåëÿþùèåñÿ âûïîëíåíèåì óñëîâèÿ12|ICgeR/(2 pT)|1010-110-3-5a) 10 012L/xN3b)Ðèñ. 4: Çàâèñèìîñòü êðèòè÷åñêîãî òîêà IC îò ðàññòîÿíèÿ ìåæäó ýëåêòðîäàìè L äëÿ SNF-NFFNS (1), SFN-FN-NFS (2) è S-NF-S (3) ñòðóêòóð â ïðåäåëå à) òîíêèõ N è F ñëîåâ (dN0.01ξNãäå) è b) òîëñòûõ N è F ñëîåâ (dN= dF = 3ξN= dF =)√ 21ΥA + Ψ(L) < 2 |ΥB | , ε = hγBF dN ξF ρF ,ε2γBN dF ξN ρN(3)πΨ(L) = exp (−κL) cos κL +4(4)îïðåäåëÿåò íîðìèðîâàííóþ âåëè÷èíó êðèòè÷åñêîãî òîêà ôåððîìàãíèòíîãî êàíàëà, à ΥA ' 0.973 è ΥB ' −0.146 ÿâëÿþòñÿ ðàññ÷èòàííûìè íîðìèðîâàííûìèàìïëèòóäàìè ïåðâîé è âòîðîé ãàðìîíèê òîê-ôàçîâîé çàâèñèìîñòè íîðìàëüíîãî êàíàëà â ïðåäåëå êîðîòêîãî êîíòàêòà.
Çäåñü ξS,N,F - äëèíà êîãåðåíòíîñòèìàòåðèàëà, ρS,N,F - åãî óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå, Γ(z)- ãàììà-ôóíêöèÿ, à p Fq îáîáùåííûå ãèïåðãåîìåòðè÷åñêèå ôóíêöèè. Òàêæå â ðàçäåëå îáíàðóæåíà âîçìîæíîñòü ðàñøèðèòü ýòó îáëàñòü çà ñ÷åò ñëèÿíèÿ äâóõ îêðåñòíîñòåé 0 - π è π 0 ïåðåõîäîâ â îäíó. Àíàëèòè÷åñêè âûâåäåíî îãðàíè÷åíèå íà ìèíèìàëüíûé ïîïåðå÷íûé ðàçìåð ϕ-êîíòàêòà, ñâÿçàííîå ñ ýôôåêòîì áëèçîñòè ìåæäó íîðìàëüíîéè ôåððîìàãíèòíîé ïðîñëîéêàìè. ðàçäåëå 2.4 ïðîäåìîíñòðèðîâàíû ðåçóëüòàòû ÷èñëåííûõ ðàñ÷åòîâ äëÿñòðóêòóðû ñî ñâåðõïðîâîäíèêîâûìè ýëåêòðîäàìè ðàñïîëîæåííûìè íàä NFáèñëîåì. Ïðîèçâåäåíî ñðàâíåíèå äâóõ ñòðóêòóð SNF-NF-FNS è SFN-FN-NFS ñðàçíûì ïîðÿäêîì N è F ñëîåâ â îáëàñòè ñëàáîé ñâÿçè (Ðèñ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
