Автореферат (1105376), страница 3
Текст из файла (страница 3)
4). Ïîêàçàíî, ÷òî ϕ-ñîñòîÿíèå ìîæåò ñóùåñòâîâàòü òîëüêî â SFN-FN-NFS ñòðóêòóðå çà ñ÷åò íàëè1320.1eΡN IS2 eΡ IN S0.10 WD0 WD-22Π0.2Πj0.3ýëåêòðîäàìèñëîÿ: a)b)0Ðèñ. 5: Ïîëíûé ñâåðõòîêLISb)îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿε = 0.111.ϕgΠj0.30êàê ôóíêöèÿ äæîçåôñîíîâñêîé ôàçûäëÿ ñòðóêòóðû SN-FN-NS ïðèε = 0.137,-22Π0.2T TC , γBM = 0.64ϕè ðàññòîÿíèÿ ìåæäóäëÿ ðàçíûõ òîëùèí F-Êðàñíûå íåïðåðûâíûå ëèíèè ïîêàçûâàþò çíà÷åíèå ôàçûäëÿ êàæäîãîL.÷èÿ äâóõ êîíêóðèðóþùèõ êàíàëîâ.
 SNF-NF-FNS ñòðóêòóðå äîìèíèðóþùèìÿâëÿåòñÿ êàíàë ïðîâîäèìîñòè èç íîðìàëüíîãî ìåòàëëà, èç-çà ÷åãî ðåàëèçàöèÿϕ-êîíòàêòà â ñòðóêòóðå ñ òàêîé ãåîìåòðèåé íåâîçìîæíà.Ðàçäåë 2.5 ïîñâÿùåí SN-FN-NS ñòðóêòóðàì ïðîäîëüíî-ïîïåðå÷íîé ãåîìåòðèè.  ýòèõ ñòðóêòóðàõ ñâåðõïðîâîäÿùèå ýëåêòðîäû S è ôåððîìàãíèòíûé Fñëîé ìåæäó íèìè ðàñïîëîæåíû íà ïëåíêå èç íîðìàëüíîãî ìåòàëëà N. ×èñëåííûå ðàñ÷åòû è àíàëèòè÷åñêèå ðåøåíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî äàííàÿ ãåîìåòðèÿ ÿâëÿåòñÿ ïðåäïî÷òèòåëüíîé äëÿ ðåàëèçàöèè ϕ-êîíòàêòîâ, òàê êàê îáåñïå÷èâàåòíàèáîëüøèé äèàïàçîí ïàðàìåòðîâ, ðàçðåøàþùèõ èõ ñóùåñòâîâàíèå.Òàêèì îáðàçîì, â ãëàâå 2 ïðîäåìîíñòðèðîâàíà âîçìîæíîñòü ðåàëèçàöèè ϕñîñòîÿíèÿ â îêðåñòíîñòè 0 - π ïåðåõîäà (Ðèñ. 5) â ñòðóêòóðàõ ñ ñîñòàâíîé NFïðîñëîéêîé. Ðàñ÷åòû ïîçâîëèëè âûÿâèòü ñîîòíîøåíèÿ, îãðàíè÷èâàþùèå ìàñøòàáèðóåìîñòü ðàçëè÷íûõ ãåîìåòðèé ñòðóêòóð, è âûÿâèòü îïòèìàëüíûé òèïïîäêëþ÷åíèå ýëåêòðîäîâ. ãëàâå 3 ðàññìîòðåíà òåîðèÿ òîêîâîãî òðàíñïîðòà â SIsFS êîíòàêòàõ.Ñòðóêòóðà ñîñòîèò èç äâóõ ìàññèâíûõ ñâåðõïðîâîäÿùèõ S ýëåêòðîäîâ è ñëîæíîé ïðîñëîéêè ìåæäó íèìè, ñîñòîÿùåé èç òóííåëüíîãî áàðüåðà I, ôåððîìàãíèòíîãî ñëîÿ F è òîíêîé ñâåðõïðîâîäÿùåé ïëåíêè s ìåæäó íèìè.
Âûäåëåíûîñíîâíûå ðåæèìû òðàíñïîðòà òîêà (Ðèñ. 6) â òàêîé ñòðóêòóðå, îòëè÷àþùèåñÿ14êàê àìïëèòóäîé êðèòè÷åñêîãî òîêà, òàê è ìåñòîì ëîêàëèçàöèè ôàçîâîãî ñäâèãà â îáëàñòè ñëàáîé ñâÿçè íà òóííåëüíîì áàðüåðå I ëèáî íà ôåððîìàãíèòíîìñëîå F. Ïîêàçàíî, ÷òî òàêèå ñòðóêòóðû èìåþò âûñîêèé óðîâåíü õàðàêòåðíîãîíàïðÿæåíèÿ IC RN , ÷òî îáåñïå÷èâàåò èõ áûñòðîäåéñòâèå íà óðîâíå òóííåëüíûõäæîçåôñîíîâñêèõ êîíòàêòîâ. Èññëåäîâàíî ðàñïðåäåëåíèå àìïëèòóäû è ôàçûïîòåíöèàëà ñïàðèâàíèÿ â êàæäîì èç ðåæèìîâ. Ïîäðîáíî èçó÷åíà îáëàñòü 0 - πïåðåõîäà â òàêèõ ñòðóêòóðàõ ïðè ðàçíûõ òåìïåðàòóðàõ. ðàçäåëå 3.1 ñôîðìóëèðîâàíà êðàåâàÿ çàäà÷à î SIsFS ïåðåõîäå. Äëÿ îïèñàíèÿ ñòðóêòóðû èñïîëüçîâàíû óðàâíåíèÿ Óçàäåëÿ, äîïîëíåííûå óðàâíåíèåìñàìîñîãëàñîâàíèÿ è êðàåâûìè óñëîâèÿìè Êóïðèÿíîâà-Ëóêè÷åâà.
 ðàìêàõ ýòîéçàäà÷è ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî âñå ìàòåðèàëû ÿâëÿþòñÿ ãðÿçíûìè, à òóííåëüíûéáàðüåð äîñòàòî÷íî âåëèê, ÷òîáû ïðåíåáðå÷ü íàáåãîì ñâåðõïðîâîäÿùåé ôàçûâ ýëåêòðîäàõ, à òàêæå îáðàòíûì ýôôåêòîì áëèçîñòè â îäíîì èç íèõ. Îñîáîåâíèìàíèå óäåëÿåòñÿ ñàìîñîãëàñîâàííîìó îïðåäåëåíèþ ïîòåíöèàëà ñïàðèâàíèÿâ ïðîìåæóòî÷íîì s-ñëîå, çíà÷åíèå êîòîðîãî îïðåäåëÿåò ðåæèì ðàáîòû è ñâîéñòâà ñòðóêòóðû.Ðàçäåë 3.2 ïîñâÿùåí àíàëèòè÷åñêèì ðàñ÷åòàì â âûñîêîòåìïåðàòóðíîì ïðåäåëå.  ýòîì ñëó÷àå ñàìîñîãëàñîâàííîå ðåøåíèå â ïðîìåæóòî÷íîé s ïðîñëîéêåìîæåò áûòü íàéäåíî â ðàìêàõ óðàâíåíèé Ãèíçáóðãà-Ëàíäàó.  ðåçóëüòàòå ðåøåíèÿ çàäà÷è, îáíàðóæåíû îñíîâíûå ðåæèìû ðàáîòû, íàéäåíû àíàëèòè÷åñêèåîáëàñòè ïàðàìåòðîâ, èì ñîîòâåòñòâóþùèå, à òàêæå òîê-ôàçîâûå ñîîòíîøåíèÿäëÿ êàæäîãî èç ðåæèìîâ.
Ïîëó÷åíî âûðàæåíèå äëÿ êðèòè÷åñêîé òîëùèíû öåíòðàëüíîé ñâåðõïðîâîäíèêîâîé ïðîñëîéêèdsc = πξS (T )/2,(5)ïðè òîëùèíàõ ìåíüøå êîòîðîé ïðîèñõîäèò ýôôåêòèâíîå ïîäàâëåíèå ñâåðõïðîâîäèìîñòè â ñëîå è ïåðåêëþ÷åíèå ðåæèìîâ ðàáîòû ñòðóêòóðû Ïîêàçàíî, ÷òîòîê-ôàçîâûå çàâèñèìîñòè èìåþò çàìåòíûå îòêëîíåíèÿ äàæå â îêðåñòíîñòè êðèòè÷åñêîé òåìïåðàòóðû TC , è ýòè îòêëîíåíèÿ ñèëüíåå âñåãî ïðîÿâëÿþòñÿ â îáëàñòè 0-π ïåðåõîäà.Ðàçäåë 3.3 ïîñâÿùåí ÷èñëåííûì ðàñ÷åòàì çàäà÷è ïðè ïðîèçâîëüíîé òåìïåðàòóðå. Èññëåäîâàíû ðàñïðåäåëåíèå ïîòåíöèàëà ñïàðèâàíèÿ è ìåñòî ëîêàëèçàöèè15Ðèñ. 6: a) Àìïëèòóäà êðèòè÷åñêîãî òîêàñëîÿdF ,ds = 5ξSðàññ÷èòàííàÿ ïðèJCSIsFS ñòðóêòóðû â çàâèñèìîñòè îò òîëùèíû F-T = 0.5TC , H = 10πTC , γBI = 1000, γ = 1(ñïëîøíàÿ ëèíèÿ) èds = 0.5ξSè äâóõ òîëùèí s ñëîÿ(ïóíêòèðíàÿ ëèíèÿ).
Ñèìâîëüíûå ìàðêåðû íàJC (dF )îïðåäåëÿþò òî÷êè, â êîòîðûõ ðàññ÷èòàíû êîîðäèíàòíûå çàâèñèìîñòè àìïëèòóäû ïîòåíöèàëàñïàðèâàíèÿ|∆(x)|è åå ôàçûχâäîëü ñòðóêòóðû. Ýòè ãðàôèêè ïîêàçàíû íà âñòàâêàõ b)-f) ââåðõíåé è íèæíåé ïàíåëÿõ ñîîòâåòñòâåííî.161.010-stateSIsFS0.5-1210eT C/30.0dF=0.3dF=0.45-0.54mode (2)-210SFSMagnetic structuresdF= 1-3H= 10dF=0.4850.0SIsFSSIFS10dF=0.46-state0.20.4SIFIS0.60.8Ðèñ. 7: a) Êðèòè÷åñêèé òîêòîëùèí F-ñëîÿdFJCâ îáëàñòèòóðíóþ çàâèñèìîñòü â0-B-4dF=1.01.0b)-1Exchange Field Stabilityinstability-π= 10stabledJC/dH * H/JCSIsFS ñòðóêòóðû â çàâèñèìîñòè îò òåìïåðàòóðû0= 0.3,10T/TC)FTC= 1000BIdF=0.5-1.0aSIS1JCR NJ CR NeTC/(0)mode (1a)Täëÿ ðàçíûõïåðåõîäà.
Ïóíêòèðíûå îãèáàþùèå ïîêàçûâàþò òåìïåðà-(ñâåðõó) èπ-(ñíèçó) ñîñòîÿíèÿõ. b) Ñðàâíåíèå ðàçëè÷íûõ òèïîâäæîçåôñîíîâñêèõ ñòðóêòóð, îáîçíà÷åííûõ òî÷êàìè íà ôàçîâîé ïëîñêîñòè â êîîðäèíàòàõ õàðàêòåðíîãî íàïðÿæåíèÿJC RNè ñòàáèëüíîñòè ïî îáìåííîìó ïîëþíåíû ïðèT = 0.5TC , dF = ξF , γBI = 1000, γB = 0.3, γ = 1.ds = 0.5ξSäëÿ ðåæèìîâ 1a è 2 ñîîòâåòñòâåííî.η . Âñå âû÷èñëåíèÿ âûïîë-Äëÿ SIsFS ñòðóêòóðûds = 5ξSèôàçîâîãî ïðûæêà â ðàçíûõ ðåæèìàõ ðàáîòû SIsFS ñòðóêòóðû. Ïðè òîëñòîìïðîìåæóòî÷íîì ñâåðõïðîâîäíèêîâîì s-ñëîå, íàõîäÿùåìñÿ â ñâåðõïðîâîäÿùåìñîñòîÿíèè, ñòðóêòóðà ïðåäñòàâëÿåò èç ñåáÿ S-I-sfS èëè SIs-F-S ïåðåõîä ñî ñëàáîéñâÿçüþ, ëîêàëèçîâàííîé íà òóííåëüíîì áàðüåðå (ðåæèì 1à) èëè íà ôåððîìàãíèòíîì F-ñëîå (ðåæèì 1b) ñîîòâåòñòâåííî.
 ïðåäåëå ìàëûõ òîëùèí s-ñëîÿ åãîñîáñòâåííàÿ ñâåðõïðîâîäèìîñòü ïîëíîñòüþ ïîäàâëåíà, â ðåçóëüòàòå ÷åãî ôîðìèðóåòñÿ ñîñòàâíàÿ -InF- îáëàñòü ñëàáîé ñâÿçè (ðåæèì 2). Ïðîäåìîíñòðèðîâàíîñóùåñòâîâàíèå òåìïåðàòóðíîãî ïåðåõîäà ìåæäó 0 è π ñîñòîÿíèÿìè (Ðèñ. 7 a).Èññëåäîâàíû òîê-ôàçîâûå ñîîòíîøåíèÿ â îêðåñòíîñòè ýòèõ ïåðåõîäîâ è ïðîäåìîíñòðèðîâàí âêëàä íèçêèõ òåìïåðàòóð â îòêëîíåíèå îò ñèíóñîèäàëüíîé òîêôàçîâîé çàâèñèìîñòè è ñóùåñòâîâàíèå çíà÷èòåëüíûõ âûñøèõ ãàðìîíèê ÒÔÇ.Íàêîíåö, â ðàçäåëå 3.3 ïîêàçàíà âîçìîæíîñòü ïðîâåñòè 0-π ïåðåõîä çà ñ÷åò èçìåíåíèÿ ýôôåêòèâíîãî îáìåííîãî ïîëÿ â ñòðóêòóðû.Òàêèì îáðàçîì, â ãëàâå 3 áûëè âûÿâëåíû îñíîâíûå ðåæèìû ðàáîòû SIsFS ïåðåõîäîâ, èññëåäîâàíû âîçìîæíîñòè ïåðåêëþ÷åíèÿ ìåæäó íèìè è óñòàíîâëåíûòîê-ôàçîâûå ñîîòíîøåíèÿ. Òàêæå ïðîèçâåäåíî ñðàâíåíèå õàðàêòåðèñòèê SIsFSñòðóêòóðû ñ äðóãèìè òèïàìè äæîçåôñîíîâñêèõ êîíòàêòîâ, ñîäåðæàùèõ ôåððî172000.5-2S-10SH=0 T0.4H=3 TCC|eI R /2 T |H=20 TH=40 T0.3SCCCSISExperimentCN0.2IC04-3S(mA)2M (Gs)3S- I - s - F - S-2002-100H0ext(Oe)10010.100.00.00.2a)0.40.60.8-401.0-20b)T/TC0Hext2040(Oe)Ðèñ.
8: a) Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü IC RN SIsFS ñòðóêòóðû äëÿ ðàçíûõ çíà÷åíèé îáìåííîãîïîëÿHâ ñëîå. Ïóíêòèðíàÿ ëèíèÿ äåìîíñòðèðóåò çàâèñèìîñòü äëÿ òóííåëüíîãî SIS êîíòàêòà.Âèäíî, êàê îáìåííîå ïîëåHñäâèãàåò âåëè÷èíó ýôôåêòèâíîé êðèòè÷åñêîé òåìïåðàòóðûTC∗ ,ñîîòâåòñòâóþùåé ïåðåêëþ÷åíèþ s-ñëîÿ èç ñâåðõïðîâîäÿùåãî ñîñòîÿíèÿ â íîðìàëüíîå. Êðóãè äåìîíñòðèðóþòIC RN ,èçìåðåííóþ â Nb-Al/AlOx -Nb-Pd0.99 Fe0.01 -Nb êîíòàêòàõ [23], äîêà-çûâàþùóþ ñóùåñòâîâàíèå ýôôåêòèâíîé êðèòè÷åñêîé òåìïåðàòóðûÇàâèñèìîñòü êðèòè÷åñêîãî òîêàICðàòû) âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿTC∗â ýòèõ îáðàçöàõ.
b)îò óâåëè÷èâàþùåãîñÿ (êðóãè) è óìåíüøàþùåãîñÿ (êâàä-Hext . Ñïëîøíàÿ è ïóíêòèðíàÿ ëèíèè îïèñûâàþò ìîäåëüíóþàïïðîêñèìàöèþ äàííîé çàâèñèìîñòè. Âñòàâêà ïîêàçûâàåò ñîîòâåòñòâóþùèå òåîðåòè÷åñêóþè ýêñïåðèìåíòàëüíóþ ïåòëþ íàìàãíè÷åííîñòè â çàâèñèìîñòè îò âíåøíåãî ïîëÿHext .ìàãíèòíûé ñëîé â îáëàñòè ñëàáîé ñâÿçè (Ðèñ.
7 b).Ãëàâà 4 ïîñâÿùåíà ñðàâíåíèþ òåîðåòè÷åñêèõ ðàñ÷åòîâ SIsFS ñòðóêòóðû ñýêñïåðèìåíòàëüíûìè äàííûìè, ïîëó÷åííûìè äëÿ êîíòàêòîâ ýòîé ãåîìåòðèè[23, 25].  ãëàâå 4 èññëåäîâàíû çàâèñèìîñòè êðèòè÷åñêîãî òîêà îò òîëùèíû ôåððîìàãíèòíîé è öåíòðàëüíîé ñâåðõïðîâîäíèêîâîé ïðîñëîåê, òîê-òåìïåðàòóðíûåè òîê- ïîëåâûå çàâèñèìîñòè. Ñðàâíåíèå äåéñòâèòåëüíî äåìîíñòðèðóåò íàëè÷èåîñíîâíûõ ðåæèìîâ ðàáîòû è âûñîêîå çíà÷åíèå õàðàêòåðíîãî íàïðÿæåíèÿ IC RNâ òàêèõ ñòðóêòóðàõ. ðàçäåëå 4.1 ñðàâíèâàþòñÿ çàâèñèìîñòè êðèòè÷åñêîãî òîêà ñòðóêòóð îò òîëùèíû ôåððîìàãíèòíîãî ñëîÿ â îáëàñòè ñëàáîé ñâÿçè äëÿ ðàçíûõ òîëùèí ñâåðõïðîâîäíèêîâûõ s-ïðîñëîåê. Cõîæåñòü çàâèñèìîñòåé ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûìè [25]äåìîíñòðèðóåò ñóùåñòâîâàíèå îñíîâíûõ ðåæèìîâ ðàáîòû, ââåäåííûõ â ðàçäåëàõ (3.2) è (3.3).Ðàçäåë 4.2 ïîñâÿùåí èçó÷åíèþ òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè êðèòè÷åñêîãî òî18êà äæîçåôñîíîâñêîãî SIsFS êîíòàêòà.
Íà òåîðåòè÷åñêèõ è ýêñïåðèìåíòàëüíûõ[23] çàâèñèìîñòÿõ ïðîäåìîíñòðèðîâàíî íàëè÷èå ýôôåêòèâíîé êðèòè÷åñêîé òåìïåðàòóðû TC∗ , ïðè êîòîðîé êðèòè÷åñêèé òîê ñèñòåìû íà÷èíàåò áûñòðî ðàñòè(Ðèñ. 8 a). Ýòà âåëè÷èíà ñâÿçàíà ñ ôîðìèðîâàíèåì ñâåðõïðîâîäèìîñòè â ïðîìåæóòî÷íîì s-ñëîå è îïðåäåëÿåòñÿ åãî òîëùèíîé è ïîäàâëåíèåì çà ñ÷åò èíâåðñíîãî ýôôåêòà áëèçîñòè ñî ñòîðîíû ôåððîìàãíèòíîé ïðîñëîéêè. ðàçäåëå 4.3 ïîñòðîåíà ìîäåëü äëÿ àïïðîêñèìàöèè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ òîêïîëåâûõ çàâèñèìîñòåé [23]. Äëÿ ýòîãî ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî ôåððîìàãíåòèê â îáëàñòè ñëàáîé ñâÿçè èìååò êëàñòåðíóþ ñòðóêòóðó, à ïðîìåæóòî÷íàÿ s-ïðîñëîéêàíàõîäèòñÿ â ñâåðõïðîâîäÿùåì ñîñòîÿíèè.
 ýòèõ ïðèáëèæåíèÿõ, ìîäåëü ïîçâîëÿåò îïèñûâàòü àñèìåòðè÷íûå çàâèñèìîñòè IC (H) (Ðèñ. 8 b). Óðîâåíü àññèìåòðè÷íîñòè îïðåäåëÿåòñÿ ðàñïðåäåëåíèåì íàìàãíè÷åííîñòè ìàãíèòíûõ êëàñòåðîâè çàâèñèò îò ïðåäûñòîðèè ïðèëîæåíèÿ âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ. çàêëþ÷åíèè ñôîðìóëèðîâàíû îñíîâíûå ðåçóëüòàòû ðàáîòû è ïîëîæåíèÿ,âûíîñèìûå íà çàùèòó.Çàêëþ÷åíèå1. Òåîðåòè÷åñêè èçó÷åí ýôôåêò áëèçîñòè ìåæäó ñâåðõïðîâîäíèêîì è äîìåííûì ôåððîìàãíåòèêîì äëÿ ðàçíûõ êîíôèãóðàöèé äîìåííîé ñòðóêòóðû. Ðàññ÷èòàíû õàðàêòåðíûå äëèíû çàòóõàíèÿ è îñöèëëÿöèé ñâåðõïðîâîäÿùèõ êîððåëÿöèé, íàâîäèìûõ ýôôåêòîì áëèçîñòè âãëóáü äîìåííîé ñòðóêòóðû ôåððîìàãíåòèêà, è ïîêàçàíà èõ çàâèñèìîñòü îò ðàçìåðà äîìåíîâ è îðèåíòàöèè äîìåííîé ñòðóêòóðû.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
