Эффекты близости в структурах многозонный сверхпроводник–ферромагнитный металл

Abstract

Рассмотрены эффекты близости в структурах многозонный сверхпроводник/ферромагнитный металл (S/F). В случае, когда транспортные свойства обоих металлов отвечают диффузионному типу проводимости, сформулирован общий вид уравнений Узаделя и квазиклассических граничных условий к ним. Для ряда предельных случаев получены аналитические решения уравнений Узаделя. Показано, что наведенные (близостные) характеристики отражают многозонную структуру сверхпроводника и существенно зависят от состояния SF границы и величины обменного взаимодействия в F слое. Рассмотрены основные проявления магнитного эффекта близости в S слое вблизи SF границы: дополнительное подавление сверхпроводящего параметра порядка обменным полем, спиновое расщепление квазичастичных состояний, формирование локальных состояний внутри энергетической щели, индуцированное равновесное намагничение неспаренных электронов в S слое.

Розглянуто ефекти близькості в структурах багатозонний надпровідник/феромагнітний метал (S/F). У випадку, коли транспортні властивості обох металів відповідають дифузійному типу провідності, сформульовано загальний вигляд рівнянь Узаделя та квазікласичних граничних умов до них. Для ряду граничних випадків отримано аналітичні рішення рівнянь Узаделя. Показано, що наведені (близькісні) характеристики відображають багатозонну структуру надпровідника і суттєво залежать від стану SF границі та величини обмінної взаємодії у F шарі. Розглянуто основні прояви магнітного ефекту близькості в S шарі поблизу SF границі: додаткове пригнічення надпровідного параметра порядку обмінним полем, спінове розщеплення квазічастинкових станів, формування локальних станів всередині енергетичної щілини, індуковане рівноважне намагнічення неспарених електронів в S шарі.

Proximity effects in multiband superconductor/ferromagnetic metal (S/F) structures are considered. In the limit when the transport properties of both metals correspond to the diffusion conductivity type, the general form of the Usadel equations and their quasiclassical boundary conditions are formulated. For several limiting cases, analytical solutions of the Usadel equations are obtained. It is shown that induced (proximity) characteristics reflect the multiband structure of the superconductor and significantly depend on the SF boundary parameters and the exchange interaction magnitude in the F layer. Main manifestations of the magnetic proximity effect in the S layer near the SF boundary are considered: additional suppression of the superconducting order parameter by the exchange field, spin splitting of the quasiparticle density of states, the emergence of localized states inside the energy gap, and induced equilibrium magnetization of unpaired electrons in the S layer.