ВИХРЕВЫЕ И ТОКОВЫЕ СОСТОЯНИЯ В ПЛАНАРНЫХ ГИБРИДНЫХ СТРУКТУРАХ СВЕРХПРОВОДНИК−ФЕРРОМАГНИТНЫЙ ИЗОЛЯТОР С ЭФФЕКТОМ РАШБА Текст научной статьи по специальности «Физика»

ВИХРЕВЫЕ И ТОКОВЫЕ СОСТОЯНИЯ В ПЛАНАРНЫХ ГИБРИДНЫХ СТРУКТУРАХ СВЕРХПРОВОДНИК-ФЕРРОМАГНИТНЫЙ ИЗОЛЯТОР

С ЭФФЕКТОМ РАШБА

Самохвалов А. В.

Институт физики микроструктур РАН, г.Нижний Новгород, Россия,

samokh@ipmras. ru

Существенное влияние на магнитные и транспортные свойства систем сверхпроводник (С) / ферромагнетик (Ф) оказывают спин-орбитальные (СО) эффекты, когда импульс электрона р связан со его спином а. Для широкого класса сверхпроводящих структур с планарной геометрией СО эффекты возникают из-за взаимодействия Рашба vR [n X р] ■ а , возникающего на интерфейсах таких структур [1]. Здесь п - это единичный вектор вдоль направления, в котором нарушена симметрия пространственной инверсии, <т - вектор матриц Паули, a vR - характерная скорость Рашба. Совместное действие обменного (или зеемановского) поля ft, СО взаимодействия и сверхпроводящего спаривания приводит к формированию в сверхпроводнике спирального (геликоидального) состояния, которое характеризуется модуляцией фазы сверхпроводящего параметра порядка в направлении [n X ft] и оказывается бестоковым в пространственно однородных системах.

В докладе рассмотрены примеры тонкопленочных структур сверхпроводник-ферромагнитный изолятор (ФИ) с эффектом близости и СО взаимодействием Рашба на СФ интерфейсе, в которых сверхпроводник покрыт ферромагнетиком лишь частично [2,3]. Обменное взаимодействие между ферромагнитно-упорядоченными ионами ФИ и электронами проводимости металла вызывает заметное расщепление спиновых подзон только в ограниченной области, что сопровождается возникновением спонтанного сверхтока, амплитуда и распределение которого зависят как от силы СО взаимодействия, так и от структуры и величины обменного поля. Изучены условия формирования в таких гибридных структурах вихревых состояний (вихрей Пирла), индуцированных спонтанным током, и найдены условия переключения между различными вихревыми конфигурациями [3]. Показана возможность полной компенсации спонтанного сверхтока, создаваемого СО взаимодействием и обменным полем, циркулирующими токами плотной цепочки вихрей на границе области, покрытой ФИ. Изучен способ формирования контролируемой фазовой неоднородности в гибридной СФ структуре, состоящей из короткого джозефсоновского контакта на стыке двух тонких сверхпроводящих пленок, один из электродов которого частично покрыт ФИ [4]. Выполнены расчеты критического тока и ток-фазовой зависимости такой гибридной структуры и показана возможность создания на ее основе аномального джозефсоновского <р0-контакта с плавным изменением фазового сдвига <р0 в широких пределах.

Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (проект № 20-12-00053).

Литература

1. Рашба Е.И. // ФТТ. - 1960. - Т.2. - № 6. - С. 1224; Gor'kov L.P., Rashba E. I. // Phys. Rev. Lett. - 2001. - V.87. - P. 037004; Edelstein V.M. // Phys. Rev. B - 2003. -V.67. - P.020505.

2. Robinson J.W.A., Samokhvalov A.V., Buzdin A.I., // Phys. Rev. B - 2019. - V.99.-P.180501(R).

3. Самохвалов А.В. // ЖЭТФ - 2022. - Т.162. - №6(12). - С.941-956.

4. Самохвалов А.В. // Письма в ЖЭТФ - 2024. - Т.119. - №7. - С.508-515.