Взаимная конверсия синглетного и триплетного упорядочений в контактах синглетного сверхпроводника с ферромагнитным никелем

Abstract

Исследована зависимость плотности квазичастичных состояний пленки свинца, традиционного сверхпроводника с синглетным по спину спариванием электронов, от толщины наноразмерного слоя ферромагнитного никеля, который находится в непосредственном контакте со свинцом (обратный эффект близости). Обнаружено, что глубина проникновения сверхпроводящих корреляций в ферромагнитный никель имеет тот же порядок величины, что и в контактах свинца с нормальным металлом. Такое поведение можно объяснить возникновением на интерфейсе неоднородного обменного поля, которое приводит к эффективной конверсии спин-синглетных (быстро затухающих в ферромагнетике) куперовских пар в спин-триплетные пары, устойчивые по отношению к обменному взаимодействию.

Досліджено залежність щільності квазічастинкових станів плівки свинцю, традиційного надпровідника з синглетним за спіном спаровуванням електронів, від товщини нанорозмірного шару феромагнітного нікелю, який знаходиться у безпосередньому контакті зі свинцем (зворотній ефект близькості). Виявлено, що глибина проникнення надпровідних кореляцій у феромагнітний нікель має той же порядок величини, що і в контактах свинцю з нормальним металом. Таку поведінку можна пояснити виникненням на інтерфейсі неоднорідного обмінного поля, яке призводить до ефективної конверсії спін-синглетних (що швидко згасають у феромагнетику) куперівських пар у спін-триплетні пари, стійкі по відношенню до обмінної взаємодії.

A study of the density of quasiparticle states of a lead film, which is a conventional superconductor with spin-singlet electron pairing, as a function of the nanoscale ferromagnetic nickel layer thickness that is in direct contact with the lead (inverse proximity effect). It is found that the penetration depth of superconducting correlations into the ferromagnetic nickel is of the same order of magnitude as in contacts involving lead and a normal metal. This behavior can be explained by the appearance of an inhomogeneous exchange field at the interface, which leads to the effective conversion of spin-singlet (rapidly decaying in a ferromagnet) Cooper pairs into spin-triplet pairs, which are stable with respect to exchange interaction.