Эффект Джозефсона в купратных сверхпроводниковых структурах

• Veröffentlicht in: Физика низких температур
• Datum: 2012
• Hauptverfasser: Овсянников, Г.А., Константинян, К.И.
• Format: Artikel
• Sprache: Russisch
• Veröffentlicht: Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2012
• Schlagworte: Квантовые когерентные эффекты в сверхпроводниках и новые материалы
• Online Zugang: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117113
• Назва журналу: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Zitieren: Эффект Джозефсона в купратных
 сверхпроводниковых структурах / Г.А. Овсянников, К.И. Константинян // Физика низких температур. — 2012. — Т. 38, № 4. — С. 423-433. — Бібліогр.: 60 назв. — рос.

Обсуждаются электрофизические и СВЧ свойства сверхпроводниковых структур из купратных сверхпроводников: бикристаллических переходов и гибридных меза-гетероструктур. Показано, что в контактах купратных сверхпроводников, имеющих доминирующий dx²–y² -волновой тип симметрии параметра
 порядка, электронный транспорт определяется свойствами барьера на границе сверхпроводников, обусловленными озникновением связанных состояний из-за многократного андреевского отражения. В бикристаллических переходах это проявляется в линейности зависимости плотности критического тока от
 корня из прозрачности границы, а также возрастанием спектральной плотности дробового шума при малых напряжениях. Экспериментально показано, что плотность сверхпроводящего тока в гибридных мезагетероструктурах с антиферромагнитной купратной прослойкой достигает значений jс = 1–700 A/cм²
 при толщинах прослойки dM = 10–50 нм, а характерная длина затухания сверхпроводящих корреляций составляет величину порядка 7 нм, что объясняется аномальным эффектом близости в модели контакта
 сверхпроводников, соединенных многослойной магнитной прослойкой с антиферромагнитным упорядочением намагниченности в слоях. Обнаружено, что гибридные меза-гетероструктуры обладают существенно большей чувствительностью к внешнему магнитному полю, чем обычные джозефсоновские переходы, из-за сильной зависимости сверхпроводящего тока от спинового состояния прослойки. Обговорюються електрофізичні й НВЧ властивості надпровідникових структур з купратних надпровідників: бікристалічних переходів і гібридних меза-гетероструктур. Показано, що в контактах купратних
 надпровідників, що мають домінуючий dx²–y² -хвильовий тип симетрії параметра порядку, електронний
 транспорт визначається властивостями бар'єра на границі надпровідників, обумовленими виникненням
 зв'язаних станів через багаторазове андріївське відбиття. У бікристалічних переходах це проявляється в
 лінійності залежності щільності критичного струму від кореня із прозорості границі, а також зростанням
 спектральної щільності дробового шуму при малих напругах. Експериментально показано, що щільність
 надпровідного струму в гібридних меза-гетероструктурах з антиферомагнітним купратним прошарком
 досягає значень jс = 1–700 A/cм²
 при товщинах прошарку dM = 10–50 нм, а характерна довжина загасання
 надпровідних кореляцій становить величину порядку 7 нм, що пояснюється аномальним ефектом близькості в моделі контакту надпровідників, з'єднаних багатошаровим магнітним прошарком з антиферомагнітним упорядкуванням намагніченості в шарах. Виявлено, що гібридні меза-гетероструктури мають
 суттєво більшу чутливість до зовнішнього магнітного поля, ніж звичайні джозефсонівські переходи, через сильну залежність надпровідного струму від спінового стану прошарку. Electron transport and microwave properties of
 copper oxide superconducting structures (bicrystal
 junctions and hybrid mesa-heterostructures) are discussed.
 Superconducting current in junctions from cuprate
 superconductors with the dominant dx²–y² -wave
 symmetry is determined by the barrier properties, characterized
 by the mid-gap bound states due to the multiple
 Andreev reflection. In bicrystal junctions it reveals
 via linear dependence of critical current density
 on square root of the transparency, and an increase of
 spectral density of shot noise at low voltages are observed.
 The experiments demonstrate that the superconducting
 hybrid mesa-heterostructures have the critical
 current density jс = 1–700 A/cm²
 for an antiferromagnetic
 interlayer with thickness dM = 10–50 nm and
 the characteristic decay length of superconducting correlations
 of order of 7 nm, due to the anomalous longrange
 proximity effect, analyzed in the model of
 coupled superconductors via multilayer magnetic layer
 with antiferromagnetic ordering of magnetization in
 the layers. It is found that the hybrid mesa–heterostructures
 have much greater sensitivity to external
 magnetic field than conventional Josephson junctions
 because of the strong dependence of superconducting
 current on interlayer spin state.