Магниторезистивные осцилляции в двусвязном SFS-интерферометре с ферромагнитным сегментом длиной, превышающей тепловую длину когерентности
Исследован кондактанс макроскопических по длине образцов ферромагнитного Ni в границах замкнутых сверхпроводником (индием) F/S-интерфейсов — в конфигурации SNS-системы, соответствующей геометрии «андреевского интерферометра» (АИ). Макроскопические размеры системы обеспечивали возможность прямого изм...
Збережено в:
| Дата: | 2007 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2007
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/7769 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Магниторезистивные осцилляции в двусвязном SFS-интерферометре с ферромагнитным сегментом длиной, превышающей тепловую длину когерентности / Ю.Н. Цзян, О.Г. Шевченко // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 2. — С. 1359-1364. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-7769 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-77692010-04-13T12:01:45Z Магниторезистивные осцилляции в двусвязном SFS-интерферометре с ферромагнитным сегментом длиной, превышающей тепловую длину когерентности Цзян, Ю.Н. Шевченко, О.Г. Электронные свойства металлов и сплавов Исследован кондактанс макроскопических по длине образцов ферромагнитного Ni в границах замкнутых сверхпроводником (индием) F/S-интерфейсов — в конфигурации SNS-системы, соответствующей геометрии «андреевского интерферометра» (АИ). Макроскопические размеры системы обеспечивали возможность прямого измерения проводимости каждого из элементов разветвленной цепи АИ и соблюдение условий минимального вклада побочных эффектов, напоминающих эффект близости. Впервые при длинах сегментов ферромагнетика, превосходивших типичный мезоскопический масштаб ( ~ 1мкм) более чем в10^3 раз, наблюдены hc/2e-осцилляции сопротивления по магнитному полю (эффект Ааронова–Бома в неупорядоченных проводниках) с амплитудой, соответствовавшей положительной интерференционной добавке к сопротивлению области, примыкающей к F/S-интерфейсу, толщиной порядка длины когерентности подщелевых возбуждений при андреевском отражении в условиях обменного поля типичных ферромагнитных материалов (~ 1нм). Досліджено кондактанс макроскопічних за довжиною зразків феромагнітного Ni в границях замкнених надпровідником (індієм) F/S-інтерфейсів — в конфігурації SNS-системи, що відповідає геометрії «андріївського інтерферометра» (АІ). Макроскопічні розміри системи забезпечували можливість безпосереднього вимірювання провідності кожного з елементів розгалуженого кола АІ і дотримання умов мінімального внеску сторонніх ефектів, які нагадували ефект близькості. Вперше за довжин сегментів феромагнетика, що перевищували типовий мезоскопічний масштаб (~ 1мкм) більше ніж в 10^3 разів, спостережено hc/2e-осциляції опору з магнітним полем (ефект Ааронова–Бома в невпорядкованих провідниках) з амплітудою, що відповідала позитивній інтерференційній добавці до опору області, яка межує з F/S-інтерфейсом та має довжину порядку довжини когерентності підщілинних збуджень при андріївському відбитті за умови існування обмінного поля типових феромагнітних матеріалів (~ 1нм). Conductance of macroscopic-in-length ferromagnetic nickel samples between the F/S interfaces closed by a superconductor (indium) has been investigated in a SNS system configuration corresponding to the «Andreev interferometer» (AI) geometry. The macroscopic sizes of the system allows us to measure directly the conductance of each element of the branching AI circuit and to meet the requirement for minimum contribution due to side effects resembling the proximity effect. hc/2e- resistive oscillations in magnetic field (the Aaronov–Bohm effect in disordered conductors) were observed for the first time, for the lengths of the ferromagnet parts segments 10^3 times larger than the typical mesoscopic scale (~ 1μm). The oscillation amplitude corresponds to the positive interference excess resistance of the region adjacent to the F/S interface. The thickness of the region is of the order of the coherence length for undergap excitations under the Andreev reflection in an exchange field of typical ferromagnet materials (~ 1nm). 2007 Article Магниторезистивные осцилляции в двусвязном SFS-интерферометре с ферромагнитным сегментом длиной, превышающей тепловую длину когерентности / Ю.Н. Цзян, О.Г. Шевченко // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 2. — С. 1359-1364. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 0132-6414 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/7769 ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Электронные свойства металлов и сплавов Электронные свойства металлов и сплавов |
| spellingShingle |
Электронные свойства металлов и сплавов Электронные свойства металлов и сплавов Цзян, Ю.Н. Шевченко, О.Г. Магниторезистивные осцилляции в двусвязном SFS-интерферометре с ферромагнитным сегментом длиной, превышающей тепловую длину когерентности |
| description |
Исследован кондактанс макроскопических по длине образцов ферромагнитного Ni в границах замкнутых сверхпроводником (индием) F/S-интерфейсов — в конфигурации SNS-системы, соответствующей геометрии «андреевского интерферометра» (АИ). Макроскопические размеры системы обеспечивали возможность прямого измерения проводимости каждого из элементов разветвленной цепи АИ и соблюдение условий минимального вклада побочных эффектов, напоминающих эффект близости. Впервые при длинах сегментов ферромагнетика, превосходивших типичный мезоскопический масштаб ( ~ 1мкм) более чем в10^3 раз, наблюдены hc/2e-осцилляции сопротивления по магнитному полю (эффект Ааронова–Бома в неупорядоченных проводниках) с амплитудой, соответствовавшей положительной интерференционной добавке к сопротивлению области, примыкающей к F/S-интерфейсу, толщиной порядка длины когерентности подщелевых возбуждений при андреевском отражении в условиях обменного поля типичных ферромагнитных материалов (~ 1нм). |
| format |
Article |
| author |
Цзян, Ю.Н. Шевченко, О.Г. |
| author_facet |
Цзян, Ю.Н. Шевченко, О.Г. |
| author_sort |
Цзян, Ю.Н. |
| title |
Магниторезистивные осцилляции в двусвязном SFS-интерферометре с ферромагнитным сегментом длиной, превышающей тепловую длину когерентности |
| title_short |
Магниторезистивные осцилляции в двусвязном SFS-интерферометре с ферромагнитным сегментом длиной, превышающей тепловую длину когерентности |
| title_full |
Магниторезистивные осцилляции в двусвязном SFS-интерферометре с ферромагнитным сегментом длиной, превышающей тепловую длину когерентности |
| title_fullStr |
Магниторезистивные осцилляции в двусвязном SFS-интерферометре с ферромагнитным сегментом длиной, превышающей тепловую длину когерентности |
| title_full_unstemmed |
Магниторезистивные осцилляции в двусвязном SFS-интерферометре с ферромагнитным сегментом длиной, превышающей тепловую длину когерентности |
| title_sort |
магниторезистивные осцилляции в двусвязном sfs-интерферометре с ферромагнитным сегментом длиной, превышающей тепловую длину когерентности |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| publishDate |
2007 |
| topic_facet |
Электронные свойства металлов и сплавов |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/7769 |
| citation_txt |
Магниторезистивные осцилляции в двусвязном SFS-интерферометре с ферромагнитным сегментом длиной, превышающей тепловую длину когерентности / Ю.Н. Цзян, О.Г. Шевченко // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 2. — С. 1359-1364. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT czânûn magnitorezistivnyeoscillâciivdvusvâznomsfsinterferometresferromagnitnymsegmentomdlinojprevyšaûŝejteplovuûdlinukogerentnosti AT ševčenkoog magnitorezistivnyeoscillâciivdvusvâznomsfsinterferometresferromagnitnymsegmentomdlinojprevyšaûŝejteplovuûdlinukogerentnosti |
| first_indexed |
2025-07-02T10:32:07Z |
| last_indexed |
2025-07-02T10:32:07Z |
| _version_ |
1836530875701919744 |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 12, ñ. 1359–1364
Ìàãíèòîðåçèñòèâíûå îñöèëëÿöèè â äâóñâÿçíîì
SFS-èíòåðôåðîìåòðå ñ ôåððîìàãíèòíûì ñåãìåíòîì
äëèíîé, ïðåâûøàþùåé òåïëîâóþ äëèíó
êîãåðåíòíîñòè
Þ.Í. Öçÿí, Î.Ã. Øåâ÷åíêî
Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò íèçêèõ òåìïåðàòóð èì. Á.È. Âåðêèíà ÍÀÍ Óêðàèíû
ïð. Ëåíèíà, 47, ã. Õàðüêîâ, 61103, Óêðàèíà
E-mail: chiang@ilt.kharkov.ua
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 20 èþíÿ 2007 ã.
Èññëåäîâàí êîíäàêòàíñ ìàêðîñêîïè÷åñêèõ ïî äëèíå îáðàçöîâ ôåððîìàãíèòíîãî Ni â ãðàíèöàõ
çàìêíóòûõ ñâåðõïðîâîäíèêîì (èíäèåì) F/S-èíòåðôåéñîâ — â êîíôèãóðàöèè SNS-ñèñòåìû, ñîîòâåò-
ñòâóþùåé ãåîìåòðèè «àíäðååâñêîãî èíòåðôåðîìåòðà» (ÀÈ). Ìàêðîñêîïè÷åñêèå ðàçìåðû ñèñòåìû
îáåñïå÷èâàëè âîçìîæíîñòü ïðÿìîãî èçìåðåíèÿ ïðîâîäèìîñòè êàæäîãî èç ýëåìåíòîâ ðàçâåòâëåííîé
öåïè ÀÈ è ñîáëþäåíèå óñëîâèé ìèíèìàëüíîãî âêëàäà ïîáî÷íûõ ýôôåêòîâ, íàïîìèíàþùèõ ýôôåêò
áëèçîñòè. Âïåðâûå ïðè äëèíàõ ñåãìåíòîâ ôåððîìàãíåòèêà, ïðåâîñõîäèâøèõ òèïè÷íûé ìåçîñêîïè÷åñ-
êèé ìàñøòàá (�1ìêì) áîëåå ÷åì â 103 ðàç, íàáëþäåíû hc e� 2 -îñöèëëÿöèè ñîïðîòèâëåíèÿ ïî ìàãíèòíî-
ìó ïîëþ (ýôôåêò Ààðîíîâà–Áîìà â íåóïîðÿäî÷åííûõ ïðîâîäíèêàõ) ñ àìïëèòóäîé, ñîîòâåòñòâîâàâøåé
ïîëîæèòåëüíîé èíòåðôåðåíöèîííîé äîáàâêå ê ñîïðîòèâëåíèþ îáëàñòè, ïðèìûêàþùåé ê F/S-èíòåð-
ôåéñó, òîëùèíîé ïîðÿäêà äëèíû êîãåðåíòíîñòè ïîäùåëåâûõ âîçáóæäåíèé ïðè àíäðååâñêîì îòðàæå-
íèè â óñëîâèÿõ îáìåííîãî ïîëÿ òèïè÷íûõ ôåððîìàãíèòíûõ ìàòåðèàëîâ (�1íì).
Äîñë³äæåíî êîíäàêòàíñ ìàêðîñêîï³÷íèõ çà äîâæèíîþ çðàçê³â ôåðîìàãí³òíîãî Ni â ãðàíèöÿõ
çàìêíåíèõ íàäïðîâ³äíèêîì (³í䳺ì) F/S-³íòåðôåéñ³â — â êîíô³ãóðàö³¿ SNS-ñèñòåìè, ùî â³äïîâ³äàº
ãåîìåò𳿠«àíäð³¿âñüêîãî ³íòåðôåðîìåòðà» (À²). Ìàêðîñêîï³÷í³ ðîçì³ðè ñèñòåìè çàáåçïå÷óâàëè ìîæ-
ëèâ³ñòü áåçïîñåðåäíüîãî âèì³ðþâàííÿ ïðîâ³äíîñò³ êîæíîãî ç åëåìåíò³â ðîçãàëóæåíîãî êîëà À² ³ äî-
òðèìàííÿ óìîâ ì³í³ìàëüíîãî âíåñêó ñòîðîíí³õ åôåêò³â, ÿê³ íàãàäóâàëè åôåêò áëèçüêîñò³. Âïåðøå çà
äîâæèí ñåãìåíò³â ôåðîìàãíåòèêà, ùî ïåðåâèùóâàëè òèïîâèé ìåçîñêîï³÷íèé ìàñøòàá (�1 ìêì) á³ëü-
øå í³æ â 103 ðàç³â, ñïîñòåðåæåíî hc e� 2 -îñöèëÿö³¿ îïîðó ç ìàãí³òíèì ïîëåì (åôåêò Ààðîíîâà–Áîìà â
íåâïîðÿäêîâàíèõ ïðîâ³äíèêàõ) ç àìïë³òóäîþ, ùî â³äïîâ³äàëà ïîçèòèâí³é ³íòåðôåðåíö³éí³é äîáàâö³ äî
îïîðó îáëàñò³, ÿêà ìåæóº ç F/S-³íòåðôåéñîì òà ìຠäîâæèíó ïîðÿäêó äîâæèíè êîãåðåíòíîñò³ ï³ä-
ù³ëèííèõ çáóäæåíü ïðè àíäð³¿âñüêîìó â³äáèòò³ çà óìîâè ³ñíóâàííÿ îáì³ííîãî ïîëÿ òèïîâèõ ôåðî-
ìàãí³òíèõ ìàòåð³àë³â (�1íì).
PACS: 72.25.Mk Ñïèíîâûé ïåðåíîñ ÷åðåç ïîâåðõíîñòè;
74.45.+c Ýôôåêòû áëèçîñòè; ýôôåêò Àíäðååâà; SN- è SNS-ïåðåõîäû.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: SFS-ãðàíèöà, àíäðååâñêîå îòðàæåíèå, îñöèëëÿöèè Ààðîíîâà–Áîìà.
Ââåäåíèå
Íàðÿäó ñ èññëåäîâàíèÿìè òðàíñïîðòíûõ êîãåðåí-
òíûõ ÿâëåíèé â ìåçîñêîïè÷åñêèõ ïðîâîäíèêàõ, èñ-
ïîëüçîâàíèå äëÿ òåõ æå öåëåé ìàêðîñêîïè÷åñêèõ ïðî-
âîäíèêîâ ïðåäñòàâëÿåò àëüòåðíàòèâíûé èíòåðåñ.
Ïðåæäå âñåãî îí ñâÿçàí ñ âîçìîæíîñòüþ óñòðàíÿòü íå-
îäíîçíà÷íî ñòü â îöåíêå äëèí êîãåðåíòíî ñòè,
ïðèìåíÿÿ ðàçìåðû (äëèíó) îáðàçöîâ, çàâåäîìî ïðå-
âîñõîäÿùèå ëþáûå ôèçè÷åñêè ðàçóìíûå äëÿ ìåòàëëîâ
äëèíû êîãåðåíòíîñòè. Êðîìå òîãî, â ñëó÷àå, êîãäà èñ-
ñëåäóåòñÿ ðàçâåòâëåííàÿ ñèñòåìà, ìàêðîñêîïè÷åñêàÿ
äëèíà åå ñåãìåíòîâ äîïóñêàåò ïðÿìîå èçìåðåíèå èõ
êîíäàêòàíñà. ( ìåçîñêîïè÷åñêèõ ðàçâåòâëåííûõ ñèñ-
© Þ.Í. Öçÿí, Î.Ã. Øåâ÷åíêî, 2007
òåìàõ òðàíñïîðòíûå ýôôåêòû â îòäåëüíûõ ïðîâîäíè-
êàõ îáû÷íî àíàëèçèðóþòñÿ ïî ïîâåäåíèþ ïîëíîãî
êîíäàêòàíñà ñèñòåìû, ïðåäñòàâëÿþùåãî ñëîæíóþ
êîìáèíàöèþ êîíäàêòàíñîâ âñåõ åå ýëåìåíòîâ [1].) Ðà-
çóìååòñÿ, ïðè ìàêðîñêîïè÷åñêîé ïîñòàíîâêå ýêñïåðè-
ìåíòà ïîâûøàþòñÿ òðåáîâàíèÿ ê àáñîëþòíîé òî÷íîñ-
òè ðàçðåøåíèÿ ìàëûõ ïî âåëè÷èíå ýôôåêòîâ. Êðîìå
òîãî, óìåíüøåíèå îòíîñèòåëüíîé âåëè÷èíû ýôôåêòîâ
â ìàêðîñêîïè÷åñêèõ ïðîâîäíèêàõ òðåáóåò èñïîëüçî-
âàíèÿ íèçêîîìíûõ (÷èñòûõ) ïðîâîäíèêîâ.
Ïðèìåðîì ðåçóëüòàòîâ, ïîëó÷åííûõ èç èçìåðåíèé
ìàêðîñêîïè÷åñêèõ îáðàçöîâ, ñëóæàò ðåçóëüòàòû ïðÿ-
ìûõ ÷åòûðåõêîíòàêòíûõ èçìåðåíèé ïðîâîäèìîñòè
íèçêîîìíûõ (� �10 8 Îì) ïðîâîäíèêîâ íîðìàëüíûõ ìå-
òàëëîâ (Cu, Al, Ni), íàõîäèâøèõñÿ â êîíòàêòå ñî ñâåðõ-
ïðîâîäíèêîì. Ýêñïåðèìåíòû ïðîâîäèëè â ãåëèåâîé
îáëàñòè òåìïåðàòóð ïðè âûñîêîì ðàçðåøåíèè
( � 0 01, %) èçìåðÿåìûõ ðàçíîñòåé ïîòåíöèàëîâ [2,3].
Èçó÷àëè èçìåíåíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ ïðîâîäíèêîâ ïðè
ïåðåõîäå èíòåðôåéñîâ ìåòàëë/ñâåðõïðîâîäíèê (M/S)
èç M/N â M/S-ñîñòîÿíèå. Òàêèå èçìåíåíèÿ íàáëþäàëè
ïðè óäàëåíèè èíòåðôåéñîâ äðóã îò äðóãà íà ðàññòîÿ-
íèÿ âïëîòü äî 1 ìì, ïðåâûøàâøèå ëþáûå âîçìîæíûå
äëèíû êîãåðåíòíîñòè â ìåòàëëàõ. Ýòî îçíà÷àëî, ÷òî
íàáëþäåííîå ÿâëåíèå îòíîñèëîñü íå êî âñåé äëèíå
ïðîâîäíèêà, à òîëüêî ê åå îãðàíè÷åííîé ÷àñòè. Ïî õà-
ðàêòåðó îòêëèêà â êîíäàêòàíñå îáíàðóæåííûé ýôôåêò
ÿâèëñÿ ïðÿìîé ïðîòèâîïîëîæíîñòüþ ýôôåêòó áëèçîñ-
òè.  ìàêðîñêîïè÷åñêèõ ýêñïåðèìåíòàõ ïðè òåìïåðà-
òóðíîì ïåðåõîäå èíòåðôåéñîâ â M/S-ñîñòîÿíèå îí
âñåãäà ïðîÿâëÿëñÿ â âèäå âîçðàñòàíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ
(R RNS NN� ). Ñîîòâåòñòâóþùàÿ äîáàâêà ê ñîïðîòèâ-
ëåíèþ ÷èñòîãî ïðîâîäíèêà âñåãäà îòâå÷àëà ñîïðîòèâ-
ëåíèþ ñåãìåíòà ïðîâîäíèêà äëèíîé, ñîðàçìåðíîé ñ
äëèíîé êîãåðåíòíîñòè � â ÷èñòîì ìåòàëëå (� �1 ìêì).
Êðîìå òîãî, îíà íàõîäèëàñü â ñîãëàñèè ñ ôóíäàìåí-
òàëüíûìè ïðåäñòàâëåíèÿìè òåîðèè îá óâåëè÷åíèè ñå-
÷åíèÿ óïðóãîãî ðàññåÿíèÿ ïðèìåñåé ïðè àíäðååâñêîì
îòðàæåíèè â ïðåäåëàõ äëèíû êîãåðåíòíîñòè [4,5]. Èç
ýòîãî, â ÷àñòíîñòè, ñëåäîâàëî, ÷òî â SNS-ñèñòåìàõ
ïðîñòðàíñòâåííûé ìàñøòàá ýôôåêòà áëèçîñòè íå ìîã
áûòü áîëüøå ýòîé äëèíû. Ýòîò âûâîä ÷àñòî ïðîòèâî-
ðå÷èò äðóãèì îöåíêàì ýòîãî ìàñøòàáà, ñäåëàííûì ïî
ðåçóëüòàòàì íåïðÿìûõ èçìåðåíèé êîíäàêòàíñà â îãðà-
íè÷åííûõ ïî ðàçìåðàì ìåçîñêîïè÷åñêèõ SNS-ñòðóê-
òóðàõ (ñì. [1]).
Ïðèâåäåííûé ïðèìåð ïîêàçûâàåò, ÷òî ðàçðåøåíèå
ýôôåêòà, ïîäîáíîãî ðàññìîòðåííîìó, ÿâëÿåòñÿ, âîîá-
ùå ãîâîðÿ, êëþ÷îì ê ïðàâèëüíîé îöåíêå ïðîñòðàíñò-
âåííûõ ìàñøòàáîâ êîãåðåíòíûõ ýôôåêòîâ, âêëþ÷àÿ
ýôôåêò áëèçîñòè. Èñïîëüçóÿ ìåòîäèêó ïðåöèçèîííûõ
èçìåðåíèé ìàëûõ ýôôåêòîâ [6], ìû ïðîâåëè èññëåäî-
âàíèå êîãåðåíòíûõ ýôôåêòîâ â ãèáðèäíûõ ñèñòåìàõ
ìàãíåòèê/ñâåðõïðîâîäíèê (SFS-ñèñòåìàõ) ñ ðàçìåðà-
ìè ïðîâîäíèêîâ, ñóùåñòâåííî ïðåâîñõîäèâøèìè ìå-
çîñêîïè÷åñêèå.  íóëåâîì âíåøíåì ìàãíèòíîì ïîëå
áûëè ïðîâåäåíû ïðÿìûå èçìåðåíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ
RF ïðîâîäíèêîâ Ni ñ èñïîëüçîâàíèåì ïîòåíöèàëüíûõ
èíòåðôåéñîâ Ni/In, óñòàíîâëåííûõ íà ðàññòîÿíèè äî 1
ìì äðóã îò äðóãà [3]. Êàê è â ñëó÷àå ñ íåìàãíèòíûìè
ïðîâîäíèêàìè, ïðè ïåðåõîäå ñîñòîÿíèÿ èíòåðôåéñîâ
F/N F/S ñîïðîòèâëåíèå ôåððîìàãíèòíîãî ïðîâîä-
íèêà âñÿêèé ðàç âîçðàñòàëî. Ñðàâíèâ âåëè÷èíó âîç-
ðàñòàíèÿ
R R RFS FN� � ñ ïîëíûì ñîïðîòèâëåíèåì
ïðîâîäíèêà RFN , ìû íàøëè, ÷òî îíà ñîîòâåòñòâóåò
ñîïðîòèâëåíèþ ñëîÿ ôåððîìàãíèòíîãî ïðîâîäíèêà
âáëèçè F/S-èíòåðôåéñà òîëùèíîé íå áîëåå íåñêîëüêèõ
íàíîìåòðîâ. Î÷åâèäíî, ÷òî ýòîé òîëùèíîé è äîëæåí
îãðàíè÷èâàòüñÿ ïðîñòðàíñòâåííûé ìàñøòàá âîçìîæ-
íîãî ïðîÿâëåíèÿ êîððåëÿöèîííûõ ýôôåêòîâ òèïà ýô-
ôåêòà áëèçîñòè, ïî êðàéíåé ìåðå, â èçó÷åííîì ôåððî-
ìàãíåòèêå.
Íàáëþäåíèå ðàññìîòðåííîãî êîãåðåíòíîãî ýôôåê-
òà â SFS-ñèñòåìå ïîçâîëèëî ïîñòàâèòü ñëåäóþùèé âî-
ïðîñ: íå ìîãóò ëè â êîíäàêòàíñå ôåððîìàãíèòíûõ ïðî-
âîäíèêîâ ìàêðîñêîïè÷åñêîãî ìàñøòàáà ïðîÿâëÿòüñÿ
òàêæå ýôôåêòû, ÷óâñòâèòåëüíûå ê ôàçå ïàðàìåòðà ïî-
ðÿäêà â ñâåðõïðîâîäíèêå? Îòâåò îêàçàëñÿ ïîëîæè-
òåëüíûì.
2. Ýêñïåðèìåíò è îáñóæäåíèå
Ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû ïðÿìîãî èçìåðåíèÿ ïðî-
âîäèìîñòè ïðîâîäíèêîâ Ni â äâóñâÿçíîé êîíôèãóðà-
öèè SFS-ñèñòåìû (â ãåîìåòðèè ÀÈ). Oáðàçöû Ni â
ãåîìåòðèè, ïîêàçàííîé íà ðèñ. 1, âûðåçàíû ýëåêòðî-
1360 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 12
Þ.Í. Öçÿí, Î.Ã. Øåâ÷åíêî
0,1 ìì
(0,15–0,2) ìì
0,2 ìì
U
U
I
I
In
Ni
Ðèñ. 1. Ñõåìàòè÷åñêèé âèä F/S-ñèñòåìû â ãåîìåòðèè äâó-
ñâÿçíîãî «àíäðååâñêîãî èíòåðôåðîìåòðà». Êîíöû ìîíîêðèñ-
òàëëè÷åñêîãî ôåððîìàãíèòíîãî (Ni) ñåãìåíòà (ïóíêòèðíàÿ
ëèíèÿ) çàìêíóòû ñâåðõïðîâîäÿùåé (In) ïåðåìû÷êîé. Ðàç-
ìåðû óêàçàíû äëÿ îáðàçöà ñ îñöèëëÿöèÿìè ñîïðîòèâëå-
íèÿ, èçîáðàæåííûìè íà ðèñ. 3.
èñêðîâûì ñïîñîáîì èç ìîíîêðèñòàëëà ñ óïðóãîé äëè-
íîé ñâîáîäíîãî ïðîáåãà lel � 1 ìêì (RRR � 200). Òåõ-
íîëîãèÿ ïðèãîòîâëåíèÿ ñèñòåìû, F/S-èíòåðôåéñîâ è
ñâåðõïðîâîäÿùåé In ïåðåìû÷êè, êàê è ìåòîäèêà ïðÿ-
ìûõ èçìåðåíèé îòäåëüíûõ ñåãìåíòîâ ñèñòåìû òå æå,
÷òî è â ðàáîòå [3]. Ñèñòåìó íà ñòåêëÿííîé ïîäëîæêå
óñòàíàâëèâàëè â òîðöå íåáîëüøîãî ýêðàíèðîâàííîãî
ñâèíöîì ñâåðõïðîâîäÿùåãî ñîëåíîèäà ïåðïåíäèêó-
ëÿðíî íàïðàâëåíèþ ïîëÿ, ïðåäâàðèòåëüíî ïðîêà-
ëèáðîâàííîãî äàò÷èêîì ïîëÿ â òîðöå ñîëåíîèäà. Ýëå-
ìåíòû èçìåðèòåëüíîé ñõåìû âìåñòå ñ ñèñòåìîé è
ñîëåíîèäîì âòîðè÷íî ýêðàíèðîâàëè ñâåðõïðîâîäÿ-
ùèì ýêðàíîì. Â ýòèõ óñëîâèÿõ íåñòàáèëüíîñòü ïîëÿ
çàâèñåëà òîëüêî îò íåñòàáèëüíîñòè òîêà Isol , ïèòàâøå-
ãî ñîëåíîèä. Àáñîëþòíàÿ íåñòàáèëüíîñòü ïðè ïðîèç-
âîëüíîì çíà÷åíèè Isol íå ïðåâûøàëà
Isol � � �5 10 2 ìêÀ
(
H � � �5 10 5 Ý). Èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëè ïðè ñâåðõïðî-
âîäÿùåì ñîñòîÿíèè In ïåðåìû÷êè äëÿ îäíîãî èç
îáðàçöîâ ïðè òåìïåðàòóðå 3,1 K, a äëÿ äðóãîãî ïðè
3,2 Ê. Íà ðèñ. 2 ïîêàçàíî òåìïåðàòóðíîå ïîâåäåíèå
ñîïðîòèâëåíèÿ îäíîé èç ñèñòåì, òèïè÷íîå äëÿ âñåõ
èçó÷åííûõ ñèñòåì ñ èíäèåâîé ïåðåìû÷êîé.
Íà ðèñ. 3 è 4 ïðèâåäåíû ìàãíèòîïîëåâûå îñöèëëÿ-
öèè ñîïðîòèâëåíèÿ äâóõ îáðàçöîâ â äâóñâÿçíîé S/Ni/S
êîíôèãóðàöèè ñ ðàçíîé ïëîùàäüþ îòâåðñòèÿ, èçìå-
ðåííûå ïðè ðàñïîëîæåíèè òîêîâûõ è ïîòåíöèàëüíûõ
âûâîäîâ, óêàçàííîì íà ðèñ. 1. Îñöèëëÿöèè íà ðèñ. 3
ïðåäñòàâëåíû êàê â àáñîëþòíîì (
R R Rosc � � 0, ëåâàÿ
øêàëà), òàê è â îòíîñèòåëüíîì (
R Rosc � 0, ïðàâàÿ
øêàëà) ìàñøòàáàõ. (R0 — çíà÷åíèå ñîïðîòèâëåíèÿ
ôåððîìàãíèòíîãî ñåãìåíòà, ñîåäèíÿþùåãî èíòåð-
ôåéñû, — ñóììà ñîïðîòèâëåíèé îòäåëüíûõ ÷àñòåé
ñåãìåíòà, íåçàâèñèìî èçìåðåííûõ â íóëåâîì ïîëå
â îòñóòñòâèå ïåðåìû÷êè.) Ïîäîáíûå îñöèëëÿöèè â
SFS-ñèñòåìàõ, ãäå ïîëíàÿ äëèíà ôåððîìàãíèòíîãî
ñåãìåíòà (âäîëü ïóíêòèðíîé ëèíèè íà ðèñ. 1) äîñòèãà-
ëà ïîðÿäêà 1 ìì, ðàíåå íå íàáëþäàëèñü. Íàìè ïðèâå-
äåíû ðåçóëüòàòû äëÿ äâóõ îáðàçöîâ è äâóõ íåçàâèñè-
ìûõ èçìåðåíèé äëÿ ïðîòèâîïîëîæíûõ íàïðàâëåíèé
ïîëÿ ñ ðàçíûì øàãîì ïî H â êà÷åñòâå òèïè÷íûõ ðå-
çóëüòàòîâ íåñêîëüêèõ èçìåðåíèé, ïîäòâåðæäàâøèõ
âîñïðîèçâîäèìîñòü ïåðèîäà îñöèëëÿöèé è åãî çàâèñè-
ìîñòü îò ïëîùàäè îòâåðñòèÿ èíòåðôåðîìåòðà.
Ïåðèîä ðåçèñòèâíûõ îñöèëëÿöèé, ïîêàçàííûõ íà
ðèñ. 3 è îòíîñÿùèõñÿ ê îáðàçöó ñ ïàðàìåòðàìè, ïðèâå-
äåííûìè íà ðèñ. 1, ñîñòàâëÿåò, êàê ìîæíî âèäåòü,
B � � � �( )5 7 10 4 Ý. Îí íàáëþäàåòñÿ, êàê ñëåäóåò èç
ðèñ. 1, ïðè ïëîùàäè îòâåðñòèÿ èíòåðôåðîìåòðà, èç-
ìåðåííîé ïî ñðåäíåé ëèíèè ñåãìåíòîâ è ïåðåìû÷êè,
A � � �3 10 4 ñì 2.  îáðàçöå, îòëè÷àâøåìñÿ îò ïðåäûäó-
ùåãî óäâîåííîé äëèíîé áîêîâûõ ñòîðîí èíòåðôåðî-
Ìàãíèòîðåçèñòèâíûå îñöèëëÿöèè â äâóñâÿçíîì SFS-èíòåðôåðîìåòðå ñ ôåððîìàãíèòíûì ñåãìåíòîì
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 12 1361
3,1 3,2 3,3 3,4 3,5
3,40
3,44
3,48
3,52
3,56
T, K
R
,
1
0
O
ì
–
5
Ðèñ. 2. Òèïè÷íàÿ òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ñîïðîòèâëå-
íèÿ In/Ni/In ñèñòåì â ãåîìåòðèè ÀÈ.
–20 –15 –10 –5 0 5 10 15
–6
–4
–2
0
2
4
6
–0,03
–0,02
–0,01
0
0,01
0,02
0,03
H, 10 Ý
–4
T = 3,1 K
Ðèñ. 3. hc e� 2 — ìàãíèòîïîëåâûå îñöèëëÿöèè ñîïðîòèâëå-
íèÿ ôåððîìàãíèòíîãî (Ni) ïðîâîäíèêà â ÀÈ ñèñòåìå ñ ðàç-
ìåðàìè, ïðèâåäåííûìè íà ðèñ. 1, â àáñîëþòíûõ (ëåâàÿ
øêàëà) è îòíîñèòåëüíûõ (ïðàâàÿ øêàëà) åäèíèöàõ.
R0
5412938 10� � �, Îì. Ò � 3,1 Ê.
0 2 4 6 8 10 12 14 16
–6
–4
–2
0
2
4
6
–3
–2
–1
0
1
2
3
3,2 K 3,1 K
H, 10 Ý
–4
Ðèñ. 4. hc e� 2 — ìàãíèòîïîëåâûå îñöèëëÿöèè ñîïðîòèâëå-
íèÿ ôåððîìàãíèòíîãî (Ni) ïðîâîäíèêà â ÀÈ ñèñòåìå ñ
ïëîùàäüþ îòâåðñòèÿ, âäâîå ïðåâûøàþùåé ïëîùàäü îò-
âåðñòèÿ ñèñòåìû, èçîáðàæåííîé íà ðèñ. 1 (ñïëîøíàÿ êðè-
âàÿ, ïðàâàÿ øêàëà). R0
6309986 10� � �, Îì. Ò � 3,2 Ê. Ïóíê-
òèðíàÿ êðèâàÿ — îñöèëëÿöèè, ïðèâåäåííûå íà ðèñ. 3.
ìåòðà è, òåì ñàìûì, ïðèìåðíî äâóêðàòíûì óâåëè-
÷åíèåì ïëîùàäè îòâåðñòèÿ, ïåðèîä îñöèëëÿöèé
îêàçàëñÿ óìåíüøåííûì òàêæå ïðèìåðíî â äâà ðàçà
(ðèñ. 4, ñïëîøíàÿ êðèâàÿ). Äëÿ óäîáñòâà ñðàâíåíèÿ íà
ðèñ. 4 îòëîæåíû îñöèëëÿöèè äëÿ îáîèõ îáðàçöîâ. Èç
çíà÷åíèé ïåðèîäîâ íàáëþäåííûõ îñöèëëÿöèé ñëåäî-
âàëî, ÷òî ñ òî÷íîñòüþ äî 20% ïåðèîäû ïðîïîðöèî-
íàëüíû êâàíòó ìàãíèòíîãî ïîòîêà �0 2� �hc e ÷åðåç
ñîîòâåòñòâóþùóþ ïëîùàäü A:
�B A� �0 . Ïðè ýòîì
îòíîñèòåëüíàÿ àìïëèòóäà îñöèëëÿöèé äëÿ îáðàçöîâ
R RLmax � � 0,03% è 0,01%, ÷òî ñîâïàäàåò ñ îòíîñè-
òåëüíîé âåëè÷èíîé êîãåðåíòíûõ ýôôåêòîâ, íåçàâèñè-
ìî èçìåðåííûõ â êîíôèãóðàöèè ñ ðàçîìêíóòûìè èí-
òåðôåéñàìè (ñì. òàêæå [3]).
Î÷åâèäíî, ÷òî çàâèñèìîñòü êîíäàêòàíñà ñèñòåìû
îò ìàãíèòíîãî ïîòîêà îçíà÷àåò, â ÷àñòíîñòè, çàâèñè-
ìîñòü êîíäàêòàíñà îò ïîëíîé äëèíû êîíòóðà, îõâàòû-
âàþùåãî ïîòîê.  íàøåì ñëó÷àå ýòîé äëèíå ôàêòè-
÷åñêè ñîîòâåòñòâóþò ìàêðîñêîïè÷åñêèå ðàññòîÿíèÿ L
(äëèíà ïóíêòèðíîé ëèíèè íà ðèñ. 1) ìåæäó Ni/S-èí-
òåðôåéñàìè (L � 0 7, ìì è 1,1 ìì ó ïåðâîãî è âòîðîãî
îáðàçöîâ ñîîòâåòñòâåííî). Íî îñöèëëèðóþùåå ïî-
âåäåíèå êîíäàêòàíñà âîçìîæíî, åñëè ôàçû âîëíîâûõ
ôóíêöèé ýëåêòðîíîâ ÷óâñòâèòåëüíû ê ðàçíîñòè ôàç
ïàðàìåòðà ïîðÿäêà â ñâåðõïðîâîäíèêå íà èíòåðôåé-
ñàõ [7]. Ñëåäîâàòåëüíî, ïîñëåäíèå äîëæíû áûòü ñâÿ-
çàíû äèôôóçèîííûìè òðàåêòîðèÿìè ýëåêòðîíîâ, íà
êîòîðûõ «ôàçîâàÿ ïàìÿòü» ñîõðàíÿåòñÿ â ïðåäåëàõ
âñåé äëèíû ôåððîìàãíèòíîãî ñåãìåíòà L. Ýòî çíà÷èò,
÷òî îñöèëëÿöèè íàáëþäàþòñÿ â ðåæèìå L L� ��
� �� � �D D TT� �� � (D — êîýôôèöèåíò äèôôó-
çèè, �T — äëèíà êîãåðåíòíîñòè ìåòàëëà, íà êîòîðîé
èñ÷åçàþò ýôôåêòû áëèçîñòè, � � — âðåìÿ ñáîÿ ôàçû).
Êàê èçâåñòíî, âîçìîæíîñòü ïðîÿâëåíèÿ ýôôåêòà
Ààðîíîâà–Áîìà â ýòèõ óñëîâèÿõ áûëà äîêàçàíà Ñïè-
âàêîì è Õìåëüíèöêèì [7], íî åäèíñòâåííîå, ÷òî êà-
æåòñÿ íåîæèäàííûì, ýòî áîëüøîå çíà÷åíèå L L� � ,
âûòåêàþùåå èç íàøèõ ýêñïåðèìåíòîâ. Îíî äîëæíî
îçíà÷àòü, ÷òî äåñòðóêòèâíûé âêëàä íåóïðóãîãî ðàñ-
ñåÿíèÿ â ôåððîìàãíåòèêå (êàê è â íîðìàëüíûõ ìåòàë-
ëàõ [2]) ìîæåò áûòü âåñüìà ìàëûì óæå ïðè íå ñëèø-
êîì íèçêèõ ãåëèåâûõ òåìïåðàòóðàõ. Â ñâÿçè ñ ýòèì
èìååò ñìûñë ïðèâåñòè êà÷åñòâåííóþ îöåíêó âîçìîæ-
íîãî ìàñøòàáà L� äëÿ ýòîé îáëàñòè òåìïåðàòóð. Âåëè-
÷èíà òåìïåðàòóðíîãî âêëàäà
RT â ñîïðîòèâëåíèå â
ýòîé îáëàñòè ïî ñðàâíåíèþ ñ îñòàòî÷íûì ñîïðîòèâëå-
íèåì R0 äëÿ ìåòàëëîâ ñ lel � 10 ìêì (D �10 5 ñì 2/ñ)
îáû÷íî ïîðÿäêà
R RT � � �
0
310 –10 4� è ýëåêòðîí-ôî-
íîííîå âðåìÿ ðåëàêñàöèè
�
e
F T
l
v R R
�
� ��
�
� �ph
el ñ
1
10 10
0
7 8( ) ,
à ýëåêòðîí-ýëåêòðîííîå âðåìÿ ðåëàêñàöèè � e e�
��10 8ñ.
Îòñþäà âîçìîæíàÿ äëèíà ñáîÿ ôàçû â ãåëèåâîé îáëàñ-
òè òåìïåðàòóð L D� ��� � �( , )0 3 1 ìì.
 ýòèõ óñëîâèÿõ ïðèðîäà íàáëþäåííûõ îñöèëëÿ-
öèé ïðåäñòàâëÿåòñÿ ñëåäóþùåé è îñíîâûâàåòñÿ íà ñî-
îáðàæåíèÿõ, âûñêàçàííûõ Ñïèâàêîì è Õìåëüíèöêèì
ïðè ðàññìîòðåíèè äèôôóçèè ýëåêòðîíîâ â îäíîñâÿç-
íîé SNS-ñèñòåìå [7]. Èñõîäÿ èç ýòèõ ñîîáðàæåíèé â
ìåòàëëå âñåãäà ñóùåñòâóåò, íåçàâèñèìî îò ãåîìåòðèè
îáðàçöà (ïàðàìåòðîâ Lx y z, , ), êîíå÷íàÿ âåðîÿòíîñòü êîí-
ñòðóêòèâíî èíòåðôåðèðóþùèõ òðàíñïîðòíûõ òðàåê-
òîðèé, îñöèëëèðóþùèé âêëàä êîòîðûõ íå óñðåäíÿåò-
ñÿ. Òàêèå òðàåêòîðèè ñîñóùåñòâóþò ñ äåñòðóêòèâíî
èíòåðôåðèðóþùèìè, âêëàäû êîòîðûõ óñðåäíÿþòñÿ
ïðàêòè÷åñêè äî íóëÿ [7,8]. Ýòè îñîáåííîñòè ïðîÿâè-
ëèñü, íàïðèìåð, â ýêñïåðèìåíòå Øàðâèíûõ [9], â êî-
òîðîì íàáëþäàëàñü êîíñòðóêòèâíàÿ èíòåðôåðåíöèÿ
â ìàãíèåâîì öèëèíäðå, òîëùèíà ñòåíîê êîòîðîãî ñî-
ñòàâëÿëà íå ìåíåå 100 � B (� B — êâàçèêëàññè÷åñ-
êàÿ òîëùèíà òðàåêòîðèè). Ïðè âûïîëíåíèè óñëîâèÿ
L Lx y z, , � � îò çíà÷åíèé ïàðàìåòðîâ Lx y z, , çàâèñèò
òîëüêî êîëè÷åñòâî (âåðîÿòíîñòè) êîíñòðóêòèâíî è
äåñòðóêòèâíî èíòåðôåðèðóþùèõ òðàåêòîðèé. Äâó-
ñâÿçíàÿ ãåîìåòðèÿ äîïîëíèòåëüíî «óëó÷øàåò» ýòî ñî-
îòíîøåíèå, èñêóññòâåííî îðãàíèçóÿ äâóñâÿçíûå òðà-
åêòîðèè, ñïîñîáíûå èíòåðôåðèðîâàòü êîíñòðóêòèâíî.
 ðåçóëüòàòå âåðîÿòíîñòü ïîÿâëåíèÿ òðàåêòîðèé, ñïî-
ñîáíûõ èíòåðôåðèðîâàòü êîíñòðóêòèâíî, ïîâûøàåò-
ñÿ. Ðàçëè÷èå ìåæäó äâóñâÿçíûìè SNS- è SFS-ñèñòåìà-
ìè ñîñòîèò â òîì, ÷òî ïðè íàëè÷èè ñâåðõïðîâîäÿùåãî
ñåãìåíòà êîíöû äèôôóçèîííûõ ýëåêòðîííûõ (e) è äû-
ðî÷íûõ (h) òðàåêòîðèé, ñâÿçàííûõ àíäðååâñêèì îòðà-
æåíèåì, íà êàæäîì èç S-èíòåðôåéñîâ ìîãóò ñîâïàäàòü
â ïåðâîì ñëó÷àå è, êàê ïîêàçàíî íèæå, íå ìîãóò ñîâïà-
äàòü âî âòîðîì.
Íà ðèñ. 5 îòìå÷åíû òèïè÷íûå òðàåêòîðèè, âîçíèêà-
þùèå â äâóñâÿçíîé SFS-ñèñòåìå ïðè àíäðååâñêîì îò-
ðàæåíèè. Èç-çà ëàðìîðîâñêîãî èñêðèâëåíèÿ ïîä äåé-
ñòâèåì îáìåííîãî ïîëÿ ôåððîìàãíåòèêà òðàåêòîðèè
e (1), h (2) (h (2), e (3) è ò. ä.) ðàñõîäÿòñÿ íà òîëùèíó
òðàåêòîðèé � B [3], òåðÿÿ êîãåðåíòíîñòü íà ðàññòîÿíèè
� �* � 2 Brexch îò èíòåðôåéñà [10] (rexch — ëàðìîðîâ-
ñêèé ðàäèóñ â îáìåííîì ïîëå H k TB c Bexch � � � (äëÿ
Ni rexch ìêì�1 ); Tc , k B , � B — òåìïåðàòóðà Êþðè, ïî-
ñòîÿííàÿ Áîëüöìàíà è ìàãíåòîí Áîðà ñîîòâåòñòâåí-
íî). Ñäâèãè ôàç, ïðèîáðåòàåìûå, íàïðèìåð, ýëåêòðî-
íîì (3) è äûðêîé (2) íà òðàåêòîðèÿõ, ñîåäèíÿþùèõ
èíòåðôåéñû, ñîîòâåòñòâåííî ðàâíû [11]:
� � � � � � � � � �
� � � � �
e F T F e e
h F T F
k v L
k v
( ) ,
( )
� � �
�
�
�
2 20 0 0� � � �
Lh h� � � � � �2 20 0 0� �� � � � .
(1)
1362 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 12
Þ.Í. Öçÿí, Î.Ã. Øåâ÷åíêî
Çäåñü �T , k F è vF — ýíåðãèÿ, îòñ÷èòàííàÿ îò ýíåðãèè
Ôåðìè, ìîäóëü ôåðìèåâñêîãî âîëíîâîãî âåêòîðà è
ôåðìèåâñêàÿ ñêîðîñòü ñîîòâåòñòâåííî.
Ïîñêîëüêó òðàåêòîðèè ïàðû e–h ïðîñòðàíñòâåííî
íåêîãåðåíòíû, èõ îñöèëëèðóþùèå âêëàäû, ïðîïîðöè-
îíàëüíûå êâàäðàòàì àìïëèòóä âåðîÿòíîñòåé, äîëæíû
ñóììèðîâàòüñÿ àääèòèâíî:
| | | | cos cos cos ( ),( ) ( )f fh e e h2
2
3
2
0 02� � � � � � � � ��� �
(2)
ãäå �0 — îòíîñèòåëüíûé ñäâèã ôàçû íåçàâèñèìûõ
îñöèëëÿöèé, ðàâíûé
� � � � � �
�
0 0 0
1
2 2
( )e h
T
L
e hL L
L
�
�
, (3)
ãäå � L Fv L� �� ; � �T B Tk T D� � ��
2 . Îòñþäà ñëåäóåò,
÷òî ôàçîâî-êîãåðåíòíûìè ìîãóò áûòü ëþáûå ðàçíå-
ñåííûå â ïðîñòðàíñòâå äèôôóçèîííûå e-, h-òðàåêòî-
ðèè ñ � �0 2�N , ãäå N — öåëîå. Î÷åâèäíî, ÷òî ýòîìó
òðåáîâàíèþ ìîãóò óäîâëåòâîðÿòü òîëüêî òå òðàåêòî-
ðèè, ñðåäíÿÿ ëèíèÿ êîòîðûõ ïî äëèíå ñîâïàäàåò ñ
êðàò÷àéøèì ðàññòîÿíèåì L, ñâÿçûâàþùèì èíòåðôåé-
ñû.  ýòîì ñëó÷àå ( )L L Le h� � 2 åñòü öåëîå, òàê êàê
L L li e h( , ) , � el è ( ) ( )( , )L L mi e h � � �1 � , ãäå � �� 1. Êðîìå
òîãî, ( )� � �T L� � 2 — òàêæå íåêîòîðîå öåëîå ÷èñëî n
ñ òî÷íîñòüþ äî n( )1 � � , ãäå � � � ��d L 1 (d — ïîïå-
ðå÷íûé ðàçìåð èíòåðôåéñà).  èòîãå äëÿ âñåõ ðàññìàò-
ðèâàåìûõ òðàåêòîðèé
cos ( ) cos ( )� � � � �0 0 02 2� �� � � � . (4)
Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî îñöèëëèðóùèå â ìàãíèòíîì ïîëå
âêëàäû âñåõ òàêèõ òðàåêòîðèé äîëæíû èìåòü îäèí è
òîò æå ïåðèîä. Ó÷èòûâàÿ êâàçèêëàññè÷åñêóþ òîëùèíó
òðàåêòîðèè, íàéäåì, ÷òî ÷èñëî êîíñòðóêòèâíî èíòåð-
ôåðèðóþùèõ òðàåêòîðèé ñ îòëè÷àþùèìèñÿ ïðîåêöè-
ÿìè íà ïëîùàäü êâàíòîâàíèÿ, êîòîðûå ñëåäóåò ó÷åñòü,
ïîðÿäêà l Bel � � . Îäíàêî íà áîëüøåé ÷àñòè ñâîåé äëè-
íû, çà èñêëþ÷åíèåì îáëàñòè � *, âñå l Bel � � òðàåê-
òîðèè ïðîñòðàíñòâåííî íåêîãåðåíòíû. Îíè ðàâíîâå-
ðîÿòíî ðàñïðåäåëåíû ïî ïåðèìåòðó ñå÷åíèÿ òðóáêè
ðàäèóñîì lel è îñüþ L, è ïîòîìó âíå îáëàñòè � * óñðåä-
íÿþòñÿ. Êîíñòðóêòèâíàÿ èíòåðôåðåíöèÿ ÷àñòèö íà
ýòèõ òðàåêòîðèÿõ ìîæåò ïðîÿâèòüñÿ òîëüêî íà òîëùè-
íå ñåãìåíòà � *, îòñ÷èòàííîé îò èíòåðôåéñà, ãäå ÷àñòè-
öû ïàð e–h êàê ôàçîâî, òàê è ïðîñòðàíñòâåííî êîãå-
ðåíòíû. Â ýòîé îáëàñòè âçàèìîäåéñòâèå ïàðû ñ
ïðèìåñüþ, êàê îòìå÷àëîñü âî Ââåäåíèè, ïðèâîäèò ê
ðåçèñòèâíîé äîáàâêå. Ñ ó÷åòîì ïîëíîé äëèíû òðàåê-
òîðèé âåëè÷èíà äîáàâêè äëÿ îäíîé ïàðû äîëæíà áûòü
ïîðÿäêà � * � L. Â ñîîòâåòñòâèè ñ ýòèì ìîæíî îæèäàòü,
÷òî àìïëèòóäà êîíñòðóêòèâíûõ îñöèëëÿöèé áóäåò
èìåòü îòíîñèòåëüíóþ âåëè÷èíó ïîðÿäêà
��
�
R R
L
l
l
l LL
L*
*
*
� � � �el
el
el , (5)
(l Bel
�
�
*
� [3]), ò.å. òó æå, ÷òî è âåëè÷èíà ýôôåêòà, èçìå-
ðåííàÿ ïðè ðàçîìêíóòîé ñâåðõïðîâîäÿùåé ïåðåìû÷-
êå. Íàø ýêñïåðèìåíò ýòî ïîëíîñòüþ ïîäòâåðæäàåò:
äëÿ îáðàçöîâ ñ îñöèëëÿöèÿìè, ïîêàçàííûìè íà ðèñ. 3
è 4,
�R RL
* � � 0,03% è 0,01% ñîîòâåòñòâåííî. Äàí-
íàÿ âåëè÷èíà íàìíîãî áîëüøå ñóììàðíîãî âêëàäà äå-
ñòðóêòèâíûõ òðàåêòîðèé, êîòîðàÿ â ñëàáîëîêàëèçà-
öèîííîì ïðèáëèæåíèè èìååò ïîðÿäîê ( )� B l� el
2 è
ìîæåò ïðèâîäèòü ê óâåëè÷åíèþ ïðîâîäèìîñòè [8].
Ñòîèò òàêæå îáðàòèòü âíèìàíèå íà òî, ÷òî ñâîéñòâî
(4) ðàññìîòðåííûõ îñöèëëÿöèé ïðåäïîëàãàåò óìåíü-
øåíèå âåëè÷èíû ñîïðîòèâëåíèÿ äëÿ H � 0 c íà÷àëîì
ââîäà ïîëÿ, ÷òî, êàê âèäíî èç êðèâûõ íà ðèñ. 3 è 4, ñî-
ãëàñóåòñÿ ñ ýêñïåðèìåíòîì.
Çàìåòèì, ÷òî â ìåçîñêîïè÷åñêèõ îáðàçöàõ, êàê ïðà-
âèëî, l
el
�
�
*
*� .  ýòîì ñëó÷àå äîáàâêà (5) ìîæåò áûòü
ñðàâíèìà ñî ñëàáîëîêàëèçàöèîííîé ïîïðàâêîé. Íàï-
ðèìåð, â ðàáîòå [12], ãäå èññëåäîâàëàñü SFS-ñèñòåìà ñ
ìåçîñêîïè÷åñêèì ôåððîìàãíèòíûì ñåãìåíòîì äëè-
íîé � 0 1, ìêì, îòíîñèòåëüíàÿ àìïëèòóäà îñöèëëÿöèé
ñîñòàâèëà âåëè÷èíó ïîðÿäêà 10 4� . Åñëè ñðàâíèòü åå
ïî ïðàâèëàì òåîðèè öåïåé ñ ñîïðîòèâëåíèåì âñåãî
ñåãìåíòà, òî ïîëó÷èì òó æå, ÷òî è ó íàñ, îöåíêó âåðõ-
íåé ãðàíèöû ïðîñòðàíñòâåííîãî ìàñøòàáà ýôôåêòà áëè-
çîñòè â ôåððîìàãíåòèêàõ, íå ïðåâûøàþùóþ îáû÷íûé
(ñèíãëåòíûé) ìàñøòàá ýòîãî ýôôåêòà (� 1 íì).
3. Çàêëþ÷åíèå
Íàìè ïðîâåäåíû èññëåäîâàíèÿ êîíäàêòàíñà ìàêðî-
ñêîïè÷åñêîãî ïî äëèíå îáðàçöà ôåððîìàãíèòíîãî Ni â
ãðàíèöàõ ìåæäó çàìêíóòûìè ñâåðõïðîâîäíèêîì (èí-
äèåì) F/S-èíòåðôåéñàìè â ãåëèåâîé îáëàñòè òåìïåðà-
Ìàãíèòîðåçèñòèâíûå îñöèëëÿöèè â äâóñâÿçíîì SFS-èíòåðôåðîìåòðå ñ ôåððîìàãíèòíûì ñåãìåíòîì
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 12 1363
BA
e
3
3
32
2
2
B
F
h
e
e
h
h
e
*
Ñâåðõïðîâîäíèê
Ðåçåðâóàð
Ðåçåðâóàð
1
Ðèñ. 5. Ãåîìåòðèÿ ìîäåëè. Äåòàëè â òåêñòå.
òóð. Êîíôèãóðàöèÿ SFS-ñèñòåìû îòâå÷àëà ãåîìåòðèè
«àíäðååâñêîãî èíòåðôåðîìåòðà». Âïåðâûå ïðè äëèíå
ñåãìåíòà ôåððîìàãíåòèêà â ÀÈ, ïðåâîñõîäÿùåé áîëåå
÷åì â 10 3 ðàç äëèíó ñåãìåíòîâ â ìåçîñêîïè÷åñêèõ
ñòðóêòóðàõ, íàáëþäåíû hc e� 2 -îñöèëëÿöèè ñîïðî-
òèâëåíèÿ ïî ìàãíèòíîìó ïîëþ. Äàíî ôèçè÷åñêîå
îáúÿñíåíèå ïàðàìåòðîâ íàáëþäåííûõ îñöèëëÿöèé.
Íàéäåíî, ÷òî àìïëèòóäà îñöèëëÿöèé ñîîòâåòñòâóåò
âåëè÷èíå ïîëîæèòåëüíîé ðåçèñòèâíîé äîáàâêè ê ñî-
ïðîòèâëåíèþ ôåððîìàãíèòíîãî ñëîÿ, ïðèìûêàþùåãî
ê F/S-èíòåðôåéñó, òîëùèíîé â íåñêîëüêî íàíîìåòðîâ.
Äîêàçàíî, ÷òî ìàñøòàá ýôôåêòà áëèçîñòè íå ìîæåò
ïðåâîñõîäèòü ýòó òîëùèíó. Îñöèëëÿöèè, îáíàðóæåí-
íûå â íåóïîðÿäî÷åííîì ïðîâîäíèêå SFS-ñèñòåìû
äëèíîé ïîðÿäêà 1 ìì (òâåðäîòåëüíûé àíàëîã ýôôåêòà
Ààðîíîâà–Áîìà [13]), ñâèäåòåëüñòâóþò î ìàêðîñêîïè-
÷åñêîì ìàñøòàáå äèôôóçèîííîé äëèíû ñáîÿ ôàçû â
äîñòàòî÷íî ÷èñòûõ ìåòàëëàõ, âêëþ÷àÿ ôåððîìàãíèò-
íûå, äàæå â îáëàñòè íå ñëèøêîì íèçêèõ ãåëèåâûõ òåì-
ïåðàòóð.
1. C.J. Lambert and R. Raimondi, J. Phys.: Condens. Matter
10, 901 (1998).
2. Þ.Í. Öçÿí, Î.Ã. Øåâ÷åíêî, ÆÝÒÔ 113, 1064 (1998);
ÔÍÒ 25, 432 (1999); Þ.Í. Öçÿí, Ñ.Í. Ãðèöåíêî, Î.Ã.
Øåâ÷åíêî, ÆÝÒÔ 118, 1426 (2000).
3. Þ.Í. Öçÿí, Î.Ã. Øåâ÷åíêî, Ð.Í. Êîëåíîâ, ÔÍÒ 33,
425 (2007) [cond — mat /0510352].
4. J. Herath and D. Rainer, Physica C161, 209 (1989).
5. À.Ì. Êàäèãðîáîâ, ÔÍÒ 19, 671 (1993).
6. Þ.Í. Öçÿí, ÏÒÝ 1, 202 (1985).
7. Á.Ç. Ñïèâàê, Ä.Å. Õìåëüíèöêèé, Ïèñüìà â ÆÝÒÔ 35,
334 (1982).
8. Á.Ë. Àëüòøóëåð, À.Ã. Àðîíîâ, Á.Ç. Ñïèâàê, Ïèñüìà â
ÆÝÒÔ 33, 101 (1981).
9. Ä.Þ. Øàðâèí, Þ.Â. Øàðâèí, Ïèñüìà â ÆÝÒÔ 34, 285
(1981).
10. Þ.Í. Öçÿí, Ïèñüìà â ÆÝÒÔ 71, 481 (2000).
11. B.J. van Wees, P. de Vries, P. Magnee, and T.M. Klap-
wijk, Phys. Rev. Lett. 69, 510 (1992).
12. I. Sosnin, H. Cho, V.T. Petrashov, and A.F. Volkov,
Phys. Rev. Lett. 96, 157002 (2006).
13. Y. Aharonov and D. Bohm, Phys. Rev. 115, 485 (1959).
Magnetoresistive oscillations in a doubly
connected SFS interferometer with
a ferromagnet segment length exceeding a heat
coherence length
Yu.N. Chiang and O.G. Shevchenko
Conductance of macroscopic-in-length ferro-
magnetic nickel samples between the F/S interfaces
closed by a superconductor (indium) has been in-
vestigated in a SNS system configuration corre-
sponding to the «Andreev interferometer» (AI) ge-
ometry. The macroscopic sizes of the system
allows us to measure directly the conductance of
each element of the branching AI circuit and to
meet the requirement for minimum contribution
due to side effects resembling the proximity effect.
hc e� 2 resistive oscillations in magnetic field (the
Aaronov–Bohm effect in disordered conductors)
were observed for the first time, for the lengths of
the ferromagnet parts segments 103 times larger
than the typical mesoscopic scale (�1�m). The os-
cillation amplitude corresponds to the positive in-
terference excess resistance of the region adjacent
to the F/S interface. The thickness of the region is
of the order of the coherence length for under-
gap excitations under the Andreev reflection in an
exchange field of typical ferromagnet materials
(�1nm).
PACS: 72.25.Mk Spin transport through interfaces;
74.45.+c Proximity effects; Andreev ef-
fect; SN and SNS junctions.
Keywords: SFS interface, Andreev reflection,
Aaronov–Bohm oscillations.
1364 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 12
Þ.Í. Öçÿí, Î.Ã. Øåâ÷åíêî
|