Диссертация (1105377), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Ïóíêòèðíûå îãèáàþùèå ïîêàçûâàþò òåìïåðàòóðíóþ çàâèñèìîñòü â 0- (ñâåðõó) è π - (ñíèçó) ñîñòîÿíèÿõ. b) ÒÔÇñòðóêòóðû ïðè dF = 0.46ξF äëÿ ðàçíûõ òåìïåðàòóð â îêðåñòíîñòè òî÷êè 0- π ïåðåõîäà. Êàæäàÿ ÒÔÇ ñîîòâåòñòâóåò ìàðêåðó â (a). Ðàñ÷åòû áûëè ïðîâåäåíû ïðè ds = 5ξS ,H = 10πTC , γBI = 1000, γB = 0.3, γ = 1.ýëåêòðîäà ÷åðåç F-ñëîé, è èñ÷åçàåò ñ ðîñòîì òîëùèíû ôåððîìàãíåòèêà.
Ïðè dF = 3ξF(Ðèñ.3.4f) îáëàñòü ñëàáîé ñâÿçè ëîêàëèçîâàíà â F ÷àñòè. Íåñìîòðÿ íà ñèëüíîå ïîäàâëåíèå ïîòåíöèàëà ñïàðèâàíèÿ â s-ñëîå, ðàñïðåäåëåíèå ôàçû â îáëàñòè ñëàáîé ñâÿçèèìååò ñëîæíûé õàðàêòåð è çàâèñèò îò òîëùèí s è F ñëîåâ.3.3.1Òåìïåðàòóðíûé ïåðåõîä èç 0 â π ñîñòîÿíèåÒåìïåðàòóðíûé ïåðåõîä èç 0 â π ñîñòîÿíèå â SFS ïåðåõîäàõ áûë îïèñàí â [81] äëÿñòðóêòóð, îáëàäàþùèõ ñèíóñîèäàëüíîé ÒÔÇ.
Òàì áûëî îáíàðóæåíî, ÷òî ýòîò ïåðåõîäïðîõîäèò â äîñòàòî÷íî øèðîêîì òåìïåðàòóðíîì äèàïàçîíå.Ðàñ÷åòû òåìïåðàòóðíûõ çàâèñèìîñòåé â SIsFS ñòðóêòóðå (see Ðèñ.3.5a) ïîêàçûâàþò, ÷òî ôîðìà 0 - π ïåðåõîäà íà íèõ ñèëüíî çàâèñèò îò ôîðìû ÒÔÇ. Ýòî ÿâëåíèåíå áûëî îïèñàíî â àíàëèòèêå, ïîñêîëüêó ëèíåéíîå ïðèáëèæåíèå ïðèâîäèëî ê ñèíóñîèäàëüíîñòè ÒÔÇ ïåðåõîäîâ SIs è sFS. Äëÿ èçó÷åíèÿ ýòîãî âîïðîñà áûë ïîñòðîåí íàáîðãðàôèêîâ JC (T ) äëÿ ðàçíûõ òîëùèí F-ñëîÿ dF .
Òîëùèíà ïðîìåæóòî÷íîé s-ïðîñëîéêèáûëà âûáðàíà äîñòàòî÷íî áîëüøîé dS = 5ξS , ÷òîáû ñèñòåìà ðàáîòàëà â ðåæèìå 1à, àòîëùèíû âçÿòû â èíòåðâàëå 0.3ξF ≤ dF ≤ ξF , âíóòðè êîòîðîãî è ïðîèñõîäèò 0-π ïåðåõîä. Ãðàíèöû ýòîãî dF èíòåðâàëà âûáðàíû òàê, ÷òîáû â íèõ íà âñåì òåìïåðàòóðíîì88äèàïàçîíå êîíòàêò íàõîäèëñÿ â 0- (dF = 0.3ξF ) èëè π - (dF = ξF ) ñîñòîÿíèè. Ñîîòâåòñòâóþùèå çàâèñèìîñòè JC (T ) (ïóíêòèðíàÿ ëèíèÿ íà Ðèñ. 3.5a) ÿâëÿþòñÿ îãèáàþùèìèäëÿ ñåðèè ãðàôèêîâ ñ ðàçíîé dF . Âèäíî, ÷òî â îêðåñòíîñòè TC óìåíüøåíèå dF ïðèâîäèòê ïîÿâëåíèþ îáëàñòè 0-ñîñòîÿíèÿ. Òî÷êà 0 - π ïåðåõîäà ïðè äàëüíåéøåì óìåíüøåíèèdF ñìåùàåòñÿ â ñòîðîíó ìåíüøèõ òåìïåðàòóð. Ïðè dF & 0.5ξF çàâèñèìîñòü èìååò ãëàäêèé âèä, ïîñêîëüêó ïðè T ≥ 0.8TC äæîçåôñîíîâñêèé êîíòàêò íàõîäèòñÿ â ðåæèìå (2) ñïîäàâëåííîé ñâåðõïðîâîäèìîñòüþ è îòêëîíåíèÿ ÒÔÇ îò sin(ϕ) ìàëû.
Òàêèì îáðàçîì,ïîâåäåíèå çàâèñèìîñòåé JC (T ) â ýòîì ñëó÷àå ìîæåò áûòü ëåãêî îïèñàíî ñ ïîìîùüþàíàëèòè÷åñêèõ ðåçóëüòàòîâ èç Sec.3.2.3.Ñèòóàöèÿ êîðåííûì îáðàçîì ìåíÿåòñÿ ïðè dF = 0.46ξF (êîðîòêèé ïóíêòèð íàÐèñ. 3.5a).  ýòîì ñëó÷àå 0-π ïåðåõîä ïðîèñõîäèò ïðè òåìïåðàòóðå T ≈ 0.25TC . Ñäâèãòåìïåðàòóðû 0-π ïåðåõîäà ñîïðîâîæäàåòñÿ ðîñòîì àìïëèòóä âûñøèõ ãàðìîíèê ÒÔÇ(ñì. Ðèñ.3.5b).
 ðåçóëüòàòå ôîðìà ÒÔÇ ñèëüíî èçìåíÿåòñÿ è â èíòåðâàëå 0 ≤ ϕ ≤ πõàðàêòåðèçóåòñÿ ñ ïîìîùüþ äâóõ êðèòè÷åñêèõ òîêîâ, JC1 è JC2 . Ïîäîáíîå ïðîèñõîäèëîâ ñëó÷àå SFcFS êîíòàêòîâ [111].  îáùåì ñëó÷àå, JC1 è JC2 îòëè÷àþòñÿ äðóã îò äðóãàè çíàêîì, è âåëè÷èíîé, à ïîëíûé òîê îïðåäåëÿåòñÿ êðèòåðèåì JC = max(|JC1 | , |JC2 |).Ïðè T > 0.25TC ïåðåõîä íàõîäèòñÿ â 0-ñîñòîÿíèè, è JC ðàñòåò ñ ïàäåíèåì òåìïåðàòóðûäî T ≈ 0.5TC . Äàëüíåéøåå óìåíüøåíèå T ñîïðîâîæäàåòñÿ ïîäàâëåíèåì êðèòè÷åñêîãîòîêà.  îáëàñòè T ≈ 0.25TC ðàçíèöà ìåæäó |JC1 | è |JC2 | ñòàíîâèòñÿ ïðåíåáðåæèìîìàëà, è ñèñòåìà îêàçûâàåòñÿ â íåñòàáèëüíîì ñîñòîÿíèè, âûðàæåííîì â ñìåíå çíàêàêðèòè÷åñêîãî òîêà ïðûæêîì ïðè åãî êîíå÷íîé âåëè÷èíå.
Ïîñëå ïðûæêà, |JC | ïîñëåäîâàòåëüíî óâåëè÷èâàåòñÿ ïðè äâèæåíèè T ê íóëþ.Ñòîèò îòìåòèòü, ÷òî ïîäîáíîå ïîâåäåíèå âñåãäà íàáëþäàåòñÿ â îáëàñòè 0-π ïåðåõîäà, ò.å. â îáëàñòè, ãäå àìïëèòóäà ïåðâîé ãàðìîíèêè ÒÔÇ îòíîñèòåëüíî ìàëà ïîñðàâíåíèþ ñ àìïëèòóäàìè âûñøèõ ãàðìîíèê. Îäíàêî, ÷åì áëèæå òåìïåðàòóðà ê TC ,òåì ìåíüøå àìïëèòóäà âûñøèõ ãàðìîíèê, è òåì ìåíüøå àìïëèòóäà "ïðûæêà". Ýòîïðîèëëþñòðèðîâàíî íà øòðèõ-ïóíêòèðíîé ëèíèè Ðèñ.3.5a, äåìîíñòðèðóþùåé JC (T )ïðè dF = 0.48ξF . Ïðûæîê ïðè dF ≥ 0.5ξF òàêæå ñóùåñòâóåò, îäíàêî îí íàñòîëüêî ìàë,÷òî ðàçðåøåíèÿ ãðàôèêà íå õâàòàåò äëÿ åãî îòîáðàæåíèÿ.Ïðè dF = 0.45ξF (ïóíêòèð ñ äâîéíîé òî÷êîé íà Ðèñ.
3.5 ) ïåðåõîä âñåãäà íàõîäèòñÿ â 0-ñîñòîÿíèè, è íåñìîòðÿ íà íåñèíóñîèäàëüíóþ ÒÔÇ êðèòè÷åñêèé òîê ëèøü89mode (1a)1mode (1b)JC R NeT C/-110-210-310mode (2)-41005H/TC1015Ðèñ. 3.6. Âåëè÷èíà êðèòè÷åñêîãî òîêà JC SIsFS ñòðóêòóðû êàê ôóíêöèÿ îáìåííîãîïîëÿ H äëÿ òîëñòûõ ds = 5ξS (ñïëîøíàÿ ëèíèÿ), òîíêèõ ds = 0.5ξS (ïóíêòèð) è ïðîìåæóòî÷íûõ ds = 3ξS (øòðèõ-ïóíêòèð) òîëùèí s-ñëîÿ.
Ðèñóíîê äåìîíñòðèðóåò âîçìîæíîñòü 0-π ïåðåõîäà ïðè èçìåíåíèè ýôôåêòèâíîãî îáìåííîãî ïîëÿ ôåððîìàãíåòèêà.Âû÷èñëåíèÿ ïðîâåäåíû ïðè T = 0.5TC , dF = 2ξF , γBI = 1000, γB = 0.3, γ = 1.ëåãêî ïîäàâëÿåòñÿ ïðè ìàëûõ òåìïåðàòóðàõ.Òàêèì îáðàçîì, âû÷èñëåíèÿ ïîêàçûâàþò âîçìîæíîñòü ïîäîáðàòü ïàðàìåòðûSIsFS ïåðåõîäà òàê, ÷òî áû òåðìîèíäóöèðîâàííûé 0-π ïåðåõîä ìîã áûòü íàáëþäàåì èóïðàâëÿåì ñ ïîìîùüþ êîíòðîëÿ òåìïåðàòóðû.3.3.20 - π ïåðåõîä çà ñ÷åò èçìåíåíèÿ ýôôåêòèâíîé îáìåííîéýíåðãèè âî âíåøíåì ìàãíèòíîì ïîëåÎáìåííîå ïîëå ÿâëÿåòñÿ âíóòðåííèì ïàðàìåòðîì ôåððîìàãíèòíîãî ìàòåðèà-ëà, êîòîðûé íå ìîæåò áûòü ïðÿìûì îáðàçîì èçìåíåí ïðèëîæåíèåì âíåøíåãî ïîëÿ.Îäíàêî, ñïèíîâîå ðàñùåïëåíèå â F-ñëîå ìîæåò áûòü îáåñïå÷åíî îäíîâðåìåííî âíóòðåííèì îáìåííûì ïîëåì è âíåøíèì ìàãíèòíûì ïîëåì [112, 113], êîòîðûå â ñóììå äàþò ýôôåêòèâíîå îáìåííîå ïîëå.
Ïðàêòè÷åñêàÿ ðåàëèçàöèÿ ýòîãî ìåòîäà ñëîæíà èç-çàíåîáõîäèìîñòè âûïîëíèòü ðÿä óñëîâèé [112, 113] íà òîëùèíó ýëåêòðîäîâ è ãåîìåòðèþSFS-êîíòàêòà.90Äðóãàÿ âîçìîæíîñòü çàêëþ÷àåòñÿ â ïðèìåíåíèè â êà÷åñòâå ôåððîìàãíèòíîãî ñëîÿ ðàçáàâëåííûõ ôåððîìàãíèòíûõ ñïëàâîâ èëè ñëîæíûõ ñîñòàâíûõ ìíîãîñëîéíûõ ìàòåðèàëîâ, âêëþ÷àþùèõ íåñêîëüêî òîíêèõ ìàãíèòíûõ ñëîåâ. Âî âòîðîì ñëó÷àå,óïðàâëÿÿ âçàèìíîé íàìàãíè÷åííîñòüþ ñëîåâ, ìîæíî èçìåíÿòü ýôôåêòèâíîå óñðåäíåííîå îáìåííîå ïîëå âíóòðè ìàòåðèàëà. Ýòî âîçìîæíî åñëè ôåððîìàãíåòèêè èìåþòðàçëè÷íóþ êîýðöèòèâíóþ ñèëó, èëè îäèí èç íèõ çàôèêñèðîâàí ñ ïîìîùüþ àíòèôåððîìàãíèòíîé ïîäëîæêè.Ðàçáàâëåííûå ôåððîìàãíèòíûå ñïëàâû ìîãóò åñòåñòâåííûì îáðàçîì ðàáîòàòüàíàëîãè÷íî.
Íàïðèìåð, èññëåäîâàíèå ñïëàâà Fe0.01 Pd0.99 [114] ïîêàçàëî, ÷òî ôåððîìàãíèòíûé ïîðÿäîê â íåì ñóùåñòâóåò çà ñ÷åò ñëàáî ñâÿçàííûõ ôåððîìàãíèòíûõ êëàñòåðîââíóòðè íîðìàëüíîãî ìåòàëëà. Ýôôåêòèâíàÿ ïîëÿðèçàöèÿ Fe èîíîâ â ýòèõ êëàñòåðàõñîñòàâëÿåò 4µB , ÷òî ñîîòâåòñòâóåò çíà÷åíèÿì äëÿ ñïëàâà Pd3 Fe. Òàêèì îáðàçîì, ïåòëÿãèñòåðåçèñà â ïëåíêàõ Fe0.01 Pd0.99 îáëàäàëà òèïè÷íîé ôîðìîé íàíîñòðóêòóðèðîâàííûõôåððîìàãíåòèêîâ ñî ñëàáî ñâÿçàííûìè çåðíàìè (îòñóòñòâèå äîìåíîâ, ñëàáàÿ êîýðöèòèâíàÿ ñèëà, è ïðîòÿæåííàÿ ÷àñòü, ãäå íàìàãíè÷åííîñòü ïîñòåïåííî ðàñòåò ñ ðîñòîìïðèëîæåííîãî ïîëÿ).Ìàëûå êîíöåíòðàöèè êëàñòåðîâ Pd3 Fe è èõ ñïîñîáíîñòü ñëåäîâàòü çà èçìåíåíèåì ïðèëîæåííîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ âûëèâàåòñÿ â ãåíåðàöèþ ýôôåêòèâíîãî îáìåííîãîïîëÿn↑ V↑ − n↓ V↓.(3.38)nVÇäåñü n -êîíöåíòðàöèÿ ýëåêòðîíîâ â ôèçè÷åñêè ìàëîì îáúåìå V , â êîòîðîì ïðîèñõîäèòHef f ≈ Hóñðåäíåíèå ôóíêöèé Ãðèíà ïðè ïåðåõîäå ê êâàçèêëàññè÷åñêîìó ïîäõîäó ê îïèñàíèþñâåðõïðîâîäèìîñòè, n↑,↓ è V↑,↓ - âåëè÷èíû, îïèñûâàþùèå ñïèíïîëÿðèçîâàííûå ÷àñòèn è ÷àñòè îáúåìà V .
Ïîäîáíîå ýôôåêòèâíîå îáìåííîå ïîëå ìîæíî âûäåëèòü çà ñ÷åòýôôåêòà áëèçîñòè â NF èëè SF ñòðóêòóðàõ, ñîñòîÿùèõ èç òîíêèõ ñëîåâ [115, 116]. Ïðèïðèëîæåíèè âíåøíèõ ïîëåé Hext , íàìàãíè÷åííîñòü îòäåëüíûõ êëàñòåðîâ ìåíÿåò ñâîåíàïðàâëåíèå, è êîíöåíòðàöèè n↑,↓ èçìåíÿþòñÿ â çàâèñèìîñòè îò ïðåäûñòîðèè ïðèëîæåíèÿ ïîëÿ [28]. Òàêèì îáðàçîì, ìîæíî óïðàâëÿòü Hef f ñ ïîìîùüþ âíåøíåãî ìàãíèòíîãîïîëÿ.Âûâîä âîçìîæíûõ çàâèñèìîñòåé ìåæäó Hef f è Hext íàõîäèòüñÿ âíå ïðåäìåòàîáñóæäåíèÿ ýòîé ãëàâû. Ðàññìîòðèì ëèøü îöåíêè èíòåðâàëà, â êîòîðîì Hef f äîëæ91íî èçìåíÿòüñÿ, ÷òî îáåñïå÷èòü ïåðåõîä SIsFS ñòðóêòóðû èù 0 â π ñîñòîÿíèå.
×òîáûñäåëàòü ýòî, ðàññ÷èòàåì çàâèñèìîñòü JC (H), ïðåäñòàâëåííóþ íà Ðèñ.3.6. Âû÷èñëåíèÿáûëè ïðîâåäåíû äëÿ ñòðóêòóð ñ dF = 2ξF è s-ñëîÿìè, èçìåíÿþùèìèñÿ îò òîëñòûõdS = 5ξS (ñïëîøíàÿ ëèíèÿ), ïðîìåæóòî÷íûõ dS = 2ξS (øòðèõ-ïóíêòèð), è çàêàí÷èâàÿòîíêèìè ïëåíêàìè dS = 0.5ξS (ïóíêòèðíàÿ ëèíèÿ). Äëÿ dS = 5ξS è H .
7πTC âåëè÷èíàJC ïî÷òè íå çàâèñèò îò H, îäíàêî îíà ðåçêî ìåíÿåò çíàê ïðè H ≈ 1.25πTC èç-çà 0 - πïåðåõîäà. Âèäíî, ÷òî äëÿ ïîëíîãî ïåðåõîäà òðåáóåòñÿ èçìåíèòü H ïðèìåðíî íà 0.1πTCèëè 10%. Äëÿ dS = 2ξS è H . 3πTC íåîáõîäèìîå èçìåíåíèå H ñîñòàâëÿåò ïðèìåðíî20%.  ðåæèìå 2 ïðè òîíêîé S ïðîñëîéêå íåîáõîäèìî èçìåíèòü H ïî÷òè íà 100%, ÷òîíå ïîäõîäèò äëÿ ïðàêòè÷åñêèõ ïðèìåíåíèé.1SIsFSmode (1a)SIS-1JCR NeT C/10SIsFSSIFSmode (2)-210SFSMagnetic structuresdF= 1-310H= 10FTC= 1000BISIFISB-4= 0.3,= 110-1Exchange Field StabilityinstabilitydJC/dH * H/JC0stableÐèñ. 3.7. Ñðàâíåíèå ðàçëè÷íûõ òèïîâ äæîçåôñîíîâñêèõ ñòðóêòóð, îáîçíà÷åííûõ òî÷êàìè íà ôàçîâîé ïëîñêîñòè â êîîðäèíàòàõ õàðàêòåðíîãî íàïðÿæåíèÿ JC RN è ñòàáèëüíîñòè ïî îáìåííîìó ïîëþ η .
Âñå âû÷èñëåíèÿ âûïîëíåíû ïðè T = 0.5TC , dF = ξF ,γBI = 1000, γB = 0.3, γ = 1. Äëÿ SIsFS ñòðóêòóðû ds = 5ξS è ds = 0.5ξS äëÿ ðåæèìîâ1a è 2 ñîîòâåòñòâåííî.Äëÿ òîãî, ÷òîáû õàðàêòåðèçîâàòü ñòàáèëüíîñòü ñèñòåìû ïî îòíîøåíèþ ê îòêëîíåíèÿ H óäîáíî ââåñòè ïàðàìåòð η = (dJC /JC )/(dH/H), êîòîðûé îïèñûâàåò îòíîñèòåëüíîå èçìåíåíèå êðèòè÷åñêîãî òîêà ïðè ïðèðàùåíèè ýôôåêòèâíîãî îáìåííîãî ïîëÿ.×åì áîëüøå âåëè÷èíà η , òåì ñèëüíåå îòêëîíÿåòñÿ âåëè÷èíà êðèòè÷åñêîãî òîêà ïðè âà92ðèàöèÿõ H .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
