Выпуски

 / 

2002

 / 

Февраль

  

Обзоры актуальных проблем


Конкуренция сверхпроводимости и магнетизма в гетероструктурах ферромагнетик/сверхпроводник

 а,  б,  в
а Институт физики металлов, Уральское отделение РАН, Екатеринбург, Российская Федерация
б Казанский государственный университет, физический факультет, Казань, Российская Федерация
в Казанский государственный технический университет, Филиал «Восток», Чистополь, Российская Федерация

В обзоре всесторонне изучено взаимное влияние сверхпроводимости и магнетизма в F/S-системах, образованных чередованием слоев ферромагнетика и сверхпроводника. В случае, когда ферромагнетик является металлом (FM), излагается теория эффекта близости в грязном пределе на основе уравнений Узаделя. Для FM/S-контактов и сверхрешеток сформулирована краевая задача, учитывающая конечную прозрачность FM/S границы, диффузионный и волновой режимы движения квазичастиц; вычислена критическая температура Tc как функция толщины ферромагнитного и сверхпроводящего слоев. На основе этого подхода дан детальный анализ многочисленных экспериментальных данных, хорошо подтверждающий рассматриваемую теорию. Показывается, что в FM/S-системах сверхпроводящее состояние является суперпозицией спаривания по механизму Бардина-Купера-Шриффера в S-слоях со спариванием по механизму Ларкина-Овчинникова-Фульде-Феррелла в FM-слоях. Исследуется конкуренция ферромагнитной и антиферромагнитной ориентации спонтанного момента в FM-слоях при 0- и π-фазной сверхпроводимости FM/S-систем. Для FI/S-структур, где FI — ферромагнитный диэлектрик, предлагается модель обменных взаимодействий, учитывающая, наряду с прямым обменом внутри FI-слоев, также косвенный обмен Рудермана-Киттеля-Касуи-Иосиды между локализованными спинами через электроны проводимости S-слоев. В рамках этой модели определяются возможные варианты взаимной подстройки сверхпроводящего и магнитного параметров порядка, строятся соответствующие фазовые диаграммы и объясняются экспериментальные результаты. Излагаются результаты теории эффекта Джозефсона в S/F/S-контактах и спин-зависящих транспортных явлений в F/S/F-контактах. Обсуждаются возможные технические применения этих явлений.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
PACS: 74.50.+r, 74.62.−c, 74.80.Dm, 74.80.Fp (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0172.200202a.0113
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2002/2/a/
Цитата: Изюмов Ю А, Прошин Ю Н, Хусаинов М Г "Конкуренция сверхпроводимости и магнетизма в гетероструктурах ферромагнетик/сверхпроводник" УФН 172 113–154 (2002)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

English citation: Izyumov Yu A, Proshin Yu N, Khusainov M G “Competition between superconductivity and magnetism in ferromagnet/superconductor heterostructuresPhys. Usp. 45 109–148 (2002); DOI: 10.1070/PU2002v045n02ABEH001025

Список литературы (176) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (173) Похожие статьи (20)

  1. Гинзбург В Л ЖЭТФ 31 202 (1956); Жарков Г Ф ЖЭТФ 34 412 (1958); Жарков Г Ф ЖЭТФ 37 1784 (1959)
  2. Anderson P W, Suhl H Phys. Rev. 116 898 (1959)
  3. Уайт Р М Квантовая теория магнетизма (M.: Мир, 1985)
  4. Bulaevskii L N, Rusinov A I, Kulić M Solid State Commun. 30 59 (1979); Bulaevskii L N, Rusinov A I, Kulić M J. Low Temp. Phys. 39 256 (1980)
  5. Bulaevskii L N et al. Solid State Commun. 44 1247 (1982); Bulaevskii L N et al. Phys. Rev. B 28 1370 (1983)
  6. Bulaevskii L N, Panjukov S V J. Low Temp. Phys. 52 137 (1983)
  7. Буздин А И и др. УФН 144 597 (1984)
  8. Bernhard C et al. Phys. Rev. B 59 14099 (1999)
  9. Pickett W E, Weht R, Shick A B Phys. Rev. Lett. 83 3713 (1999)
  10. Shimahara H, Hata S Phys. Rev. B 62 14541 (2000)
  11. Chmaissem O et al. Phys. Rev. B 61 6401 (2000)
  12. Lynn J W et al. Phys. Rev. B 61 R14964 (2000)
  13. Eisaki H et al. Phys. Rev. B 50 647 (1994)
  14. Huang Q et al. Phys. Rev. B 51 3701 (1995)
  15. Cho B K et al. Phys. Rev. B 52 3676 (1995)
  16. Абрикосов А А, Горьков Л П ЖЭТФ 39 1781 (1960)
  17. Baltensperger W Physica Suppl. 24S 153 (1958)
  18. Sarma G J. Phys. Chem. Solids 24 1029 (1963)
  19. Chandrasekhar B S Appl. Phys. Lett. 1 7 (1962)
  20. Clogston A M Phys. Rev. Lett. 9 266 (1962)
  21. Ларкин А И, Овчинников Ю Н ЖЭТФ 47 1136 (1964)
  22. Fulde P, Ferrell R A Phys. Rev. 135 A550 (1964)
  23. Сан-Жам Д, Сарма Г, Томас Е Сверхпроводимость второго рода (М.: Мир, 1970)
  24. Асламазов Л Г ЖЭТФ 55 1477 (1968)
  25. Takada S Prog. Theor. Phys. 43 27 (1970)
  26. de Gennes P G Rev. Mod. Phys. 36 225 (1964)
  27. Хусаинов М Г Письма в ЖЭТФ 53 554 (1991)
  28. Хусаинов М Г СФХТ 5 1789 (1992)
  29. Jin B Y, Ketterson J B Adv. Phys. 38 189 (1989)
  30. Hauser J J, Theuerer H C, Werthamer N R Phys. Rev. 142 118 (1966)
  31. Wong H K et al. J. Low Temp. Phys. 63 307 (1986)
  32. Homma H et al. Phys. Rev. B 33 3562 (1986)
  33. Moodera J S, Meservey R, Tedrow P M J. Magn. Magn. Mater. 54-57 769 (1986)
  34. Mattson J E et al. Phys. Rev. Lett. 68 3252 (1992)
  35. Kawaguchi K, Sohma M Phys. Rev. B 46 14722 (1992)
  36. Koorevaar P et al. Phys. Rev. B 49 441 (1994)
  37. Strunk C et al. Phys. Rev. B 49 4053 (1994)
  38. Verbanck G et al. Physica C 235-240 3295 (1994)
  39. Koorevaar P, Coehoorn R, Aarts J Physica C 248 61 (1995)
  40. Jiang J S et al. Phys. Rev. Lett. 74 314 (1995)
  41. Jiang J S et al. Phys. Rev. B 54 6119 (1996)
  42. Mühge Th et al. Phys. Rev. Lett. 77 1857 (1996)
  43. Obi Y et al. Czech. J. Phys. 46 721 (1996)
  44. Aarts J et al. Phys. Rev. B 56 2779 (1997)
  45. Mühge Th et al. Phys. Rev. B 55 8945 (1997)
  46. Mattson J E et al. Phys. Rev. B 55 70 (1997)
  47. Mattson J E et al. J. Vac. Sci. Technol. A 15 1774 (1997)
  48. Chien C L et al. J. Appl. Phys. 81 5358 (1997)
  49. Verbanck G et al. Phys. Rev. B 57 6029 (1998)
  50. Mühge Th et al. Physica C 296 325 (1998)
  51. Garif 'yanov N N et al. Eur. Phys. J. B 1 405 (1998)
  52. Mühge Th et al. Phys. Rev. B 57 5071 (1998)
  53. Obi Y et al. Physica C 317-318 149 (1999)
  54. Attanasio C et al. Phys. Rev. B 57 6056 (1998)
  55. Attanasio C et al. Phys. Rev. B 57 14411 (1998)
  56. Lazar L et al. Phys. Rev. B 61 3711 (2000)
  57. Schöck M, Sürgers C, Löhneysen H V Eur. Phys. J. B 14 1 (2000)
  58. Lee S F et al. J. Magn. Magn. Mater. 209 231 (2000)
  59. Ogrin F Y et al. Phys. Rev. B 62 6021 (2000)
  60. Гарифуллин И А и др. Тезисы XXXII Всерос. сов. по физике низк. темпер., Казань, 2000, Секция Сверхпроводимость (Казань, 2000) с. 187
  61. Radović Z et al. Phys. Rev. B 44 759 (1991)
  62. Буздин А И, Вуйичич Б, Куприянов М Ю ЖЭТФ 101 231 (1992)
  63. Булаевский Л Н, Кузий В В, Собянин А А Письма в ЖЭТФ 25 314 (1977)
  64. Прошин Ю Н, Хусаинов М Г Письма в ЖЭТФ 66 527 (1997)
  65. Khusainov M G, Proshin Yu N Phys. Rev. B 56 14283 (1997); Khusainov M G, Proshin Yu N Phys. Rev. B 62 6832 (2000)
  66. Прошин Ю Н, Хусаинов М Г ЖЭТФ 113 1708 (1998); Прошин Ю Н, Хусаинов М Г ЖЭТФ 116 1882 (1999)
  67. Tagirov L R Physica C 307 145 (1998)
  68. Изюмов Ю А, Прошин Ю Н, Хусаинов М Г Письма в ЖЭТФ 71 202 (2000)
  69. Khusainov M G, Izyumov Yu A, Proshin Yu N Physica B 284-288 503 (2000)
  70. Usadel K D Phys. Rev. Lett. 25 507 (1970)
  71. Eilenberger G Z. Phys. 214 195 (1968)
  72. Tedrow P M, Meservey R Phys. Rep. 238 173 (1994)
  73. Tedrow P M, Tkaczyk J E, Kumar A Phys. Rev. Lett. 56 1746 (1986)
  74. Hao X, Moodera J S, Meservey R Phys. Rev. Lett. 67 1342 (1991)
  75. Moodera J S et al. Phys. Rev. Lett. 61 637 (1988)
  76. Tokuyasu T, Sauls J A, Rainer D Phys. Rev. B 38 8823 (1988)
  77. Roesler G M et al. Proc. SPIE 2157 285 (1994)
  78. Хусаинов М Г ЖЭТФ 109 524 (1996)
  79. Хусаинов М Г ЖЭТФ 110 966 (1996)
  80. Кочелаев Б И, Тагиров Л Р, Хусаинов М Г ЖЭТФ 76 578 (1979)
  81. Hornreich R M, Luban M, Shtrikman S Phys. Rev. Lett. 35 1678 (1975)
  82. Абрикосов А А, Горьков Л П, Дзялошинский И Е Методы квантовой теории поля в статистической физике (М.: Физматгиз, 1962)
  83. Абрикосов А А, Горьков Л П ЖЭТФ 35 1158 (1958); Абрикосов А А, Горьков Л П ЖЭТФ 36 319 (1959)
  84. Куприянов М Ю, Лукичев В Ф ЖЭТФ 94 139 (1988)
  85. Radović Z et al. Phys. Rev. B 38 2388 (1988)
  86. Гантмахер В Ф, Левинсон И Б Рассеяние носителей тока в металлах и полупроводниках (М.: Наука, 1984) с. 218
  87. Хусаинов М Г Письма в ЖЭТФ 61 947 (1995)
  88. Хусаинов М Г, Изюмов Ю А, Прошин Ю Н Письма в ЖЭТФ 73 386 (2001)
  89. Киттель Ч Введение в физику твердого тела (М.: Наука, 1978)
  90. Buzdin A I, Vedyayev A V, Ryzhanova N V Europhys. Lett. 48 686 (1999)
  91. Tagirov L R Phys. Rev. Lett. 83 2058 (1999)
  92. Clinton T W, Johnson M Appl. Phys. Lett. 70 1170 (1997)
  93. Oh S, Youm D, Beasley M R Appl. Phys. Lett. 71 2376 (1997)
  94. Baladié I et al. Phys. Rev. B 63 054518 (2001)
  95. McLaughlin A C et al. Phys. Rev. B 60 7512 (1999)
  96. Edwards D M et al. Phys. Rev. Lett. 67 493 (1991)
  97. Sipr O, Gyorffy B L J. Phys. Condens. Matter 7 5239 (1995)
  98. Sa de Melo C A R Phys. Rev. B 62 12303 (2000)
  99. Parkin S S P Phys. Rev. Lett. 67 3598 (1991)
  100. Bergeret F S, Efetov K B, Larkin A I Phys. Rev. B 62 11872 (2000)
  101. Buzdin A Phys. Rev. B 62 11377 (2000)
  102. Koshina E A, Krivoruchko V N J. Low Temp. Phys. 26 115 (2000)
  103. Demler E A, Arnold G B, Beasley M R Phys. Rev. B 55 15174 (1997)
  104. Oh S et al. Phys. Rev. B 63 052501 (2001)
  105. Weber H W et al. Phys. Rev. B 44 7585 (1991)
  106. Stearns M B Phys. Rev. B 8 4383 (1973)
  107. Yousuf M, Sahu P Ch, Rajan K G Phys. Rev. B 34 8086 (1986)
  108. Kasuya T Magnetism Vol. 2B (Eds G T Rado, H Suhl) (New York: Acad. Press, 1966) p. 215
  109. Прошин Ю Н, Изюмов Ю А, Хусаинов М Г Изв. РАН. Сер. Физ. 65 841 (2001)
  110. Kuboya K, Takanaka K Phys. Rev. B 57 6022 (1998)
  111. Takahashi S, Tachiki M Phys. Rev. B 33 4620 (1986)
  112. Lodder A, Koperdraad R T W Physica C 212 81 (1993)
  113. de Gennes P G Phys. Lett. 23 10 (1966)
  114. Maki K Superconductivity Vol. 2 (Ed. R D Parks) (New York: M. Dekker, 1969) p. 1035
  115. Millis A, Rainer D, Sauls J A Phys. Rev. B 38 4504 (1988)
  116. Tokuyassu T, Sauls J A, Rainer D Phys. Rev. B 38 8823 (1988)
  117. Kulić M L, Endres M Phys. Rev. B 62 11846 (2000)
  118. Буздин А И, Булаевский Л Н, Панюков С В Письма в ЖЭТФ 35 147 (1982)
  119. Буздин А И, Куприянов М Ю Письма в ЖЭТФ 53 308 (1991)
  120. Prokić V, Buzdin A I, Dobrosavljević-Grujić L Phys. Rev. B 59 587 (1999)
  121. Andreev A V, Buzdin A I, Osgood R M Phys. Rev. B 43 10124 (1991)
  122. Ryazanov V V et al. Phys. Rev. Lett. 86 2427 (2001)
  123. Ryazanov V V et al. cond-mat/0103240
  124. Ioffe L B et al. Nature 398 679 (1999)
  125. Blatter G, Geshkenbein V B, Ioffe L cond-mat/9912163
  126. Kulich M L, Kulich I M Phys. Rev. B 63 104503 (2001)
  127. Bulaevskii L N et al. Phys. Rev. B 28 1370 (1983)
  128. Bergeret F S, Volkov A F, Efetov K B Phys. Rev. Lett. 86 3140 (2001)
  129. Prinz G A Phys. Today 48 (4) 58 (1995)
  130. Johnson M J. Magn. Magn. Mater. 156 321 (1996)
  131. Golubov A A Physica C 326-327 46 (1999)
  132. Golubov A, Tafuri F Phys. Rev. B 62 15200 (2000)
  133. Takahashi S, Imamura H, Maekawa S Phys. Rev. Lett. 82 3911 (1999)
  134. Zheng Z et al. Phys. Rev. B 62 14326 (2000)
  135. Moodera J S et al. Phys. Rev. Lett. 74 3273 (1995)
  136. Vas'ko V A et al. Phys. Rev. Lett. 78 1134 (1997)
  137. Dong Z W et al. Appl. Phys. Lett. 71 1718 (1997)
  138. Yeh N-C et al. Phys. Rev. B 60 10522 (1999)
  139. Geers J M E et al. cond-mat/0101138; Geers J M E et al. Phys. Rev. B, submitted
  140. Абрикосов А А Основы теории металлов (М.: Наука, 1987)
  141. Андреев А Ф ЖЭТФ 46 833 (1964)
  142. Kashiwaya S et al. Phys. Rev. B 60 3572 (1999)
  143. Hu C R Phys. Rev. Lett. 72 1526 (1994)
  144. Zhu J-X, Friedman B, Ting C S Phys. Rev. B 59 9558 (1999)
  145. Žutić I, Valls O T Phys. Rev. B 61 1555 (2000)
  146. Furusaki A, Tsukada M Phys. Rev. B 43 10164 (1991)
  147. Андреев А Ф ЖЭТФ 49 655 (1965)
  148. Куплевахский С В, Фалько И И ФММ 71 668 (1991)
  149. de Jong M J M, Beenakker C W J Phys. Rev. Lett. 74 1657 (1995)
  150. Куплевахский С В, Фалько И И Письма в ЖЭТФ 52 957 (1990)
  151. Zikić R, Dobrosavljević-Grujić L, Radović Z Phys. Rev. B 59 14644 (1999)
  152. Kashiwaya S et al. Phys. Rev. B 51 1350 (1995)
  153. Hu C-R Phys. Rev. B 57 1266 (1998)
  154. Eschrig M Phys. Rev. B 61 9061 (2000)
  155. Fogelstrüm M Phys. Rev. B 62 11812 (2000)
  156. Tanaka Y, Kashiwaya S Physica C 274 357 (1997)
  157. Veretennikov A V et al. Physica B 284-288 495 (2000)
  158. Sillanpaa M A et al. cond-mat/0102367; Sillanpaa M A et al. Europhys. Lett. 56 590 (2001)
  159. Sonin E B cond-mat/0102102; Sonin E B Phys. Rev. B, submitted
  160. Bulaevskii L N et al. Phys. Rev. B 63 012502 (2001)
  161. Melin R Europhys. Lett. 51 202 (2000)
  162. Roussev R, Millis A J Phys. Rev. B 63 140504 (2001)
  163. Blagoev K B, Engelbrecht J R, Bedell K S Phys. Rev. Lett. 82 133 (1999)
  164. Karchev N I et al. Phys. Rev. Lett. 86 846 (2001)
  165. Saxena S S et al. Nature 406 587 (2000)
  166. Houzet M, Buzdin A Phys. Rev. B 63 184521 (2001)
  167. Bergeret F S, Volkov A F, Efetov K B Phys. Rev. Lett. 86 4096 (2001)
  168. Krivoruchko V N, Koshina E A cond-mat/0104251
  169. Zhu Yu, Sun Qing-feng, Lin Tsung-han cond-mat/0104103
  170. Zikić R, Dobrosavljević-Grujić L, Radović Z Phys. Rev. B 64 012501 (2001)
  171. Balestrino G et al. Phys. Rev. B 64 020506(R) (2001)
  172. Kim S-K et al. Phys. Rev. B 64 052406 (2001)
  173. Aumentado J, Chandrasekhar V Phys. Rev. B 64 054505 (2001)
  174. Izquierdo J et al. Phys. Rev. B 64 060404(R) (2001)
  175. Geers J M E et al. Phys. Rev. B 64 094506 (2001)
  176. Bergeret F S, Volkov A F, Efetov K B Phys. Rev. B 64 134506 (2001)

© Успехи физических наук, 1918–2019
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение