Проявление когерентных и спинзависимых эффектов в кондактансе ферромагнетиков, граничащих со сверхпроводником
Исследован электротранспорт в макроскопических ферромагнетиках (F) Fe и Ni в присутствии F/In интерфейсов разной площади. Измерения проводились в двух конфигурациях — при протекании постоянного тока вдоль и перпендикулярно интерфейсам. Обнаружено, что переход In в сверхпроводящее (S) состояние соп...
Saved in:
| Published in: | Физика низких температур |
|---|---|
| Date: | 2007 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2007
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127748 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Проявление когерентных и спинзависимых эффектов в кондактансе ферромагнетиков, граничащих со сверхпроводником / Ю.Н. Цзян, О.Г. Шевченко, Р.Н. Коленов // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 4. — С. 425-434. — Бібліогр.: 24 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-127748 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Цзян, Ю.Н. Шевченко, О.Г. Коленов, Р.Н. 2017-12-27T15:34:57Z 2017-12-27T15:34:57Z 2007 Проявление когерентных и спинзависимых эффектов в кондактансе ферромагнетиков, граничащих со сверхпроводником / Ю.Н. Цзян, О.Г. Шевченко, Р.Н. Коленов // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 4. — С. 425-434. — Бібліогр.: 24 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 72.25.Mk, 74.45.+c https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127748 Исследован электротранспорт в макроскопических ферромагнетиках (F) Fe и Ni в присутствии F/In интерфейсов разной площади. Измерения проводились в двух конфигурациях — при протекании постоянного тока вдоль и перпендикулярно интерфейсам. Обнаружено, что переход In в сверхпроводящее (S) состояние сопровождается увеличением сопротивления ферромагнетиков. В первой из названных конфигураций увеличение касалось изменения сопротивления области между границами потенциальных зондов (сверхпроводящих «зеркал») и имело порядок типичного слаболокализованного вклада в проводимость ферромагнетиков подщелевых синглетных возбуждений, возникающих при андреевском отражении, для макроскопических расстояний между «зеркалами» на длине когерентности, характерной для металлов с сильным отличием энергетической дисперсии спиновых подзон. Во второй конфигурации, при которой в измерения включалась и проводимость F/S интерфейса, изучался неравновесный резистивный вклад последнего, связанный со спиновой поляризацией области ферромагнетика под интерфейсом. Наблюдаемое увеличение сопротивления соответствовало теоретически предсказанной величине изменения сопротивления однодоменной области со спин-поляризованными электронами, связанного с аккумуляцией спина на F/S интерфейсе в условиях ограничения андреевских отражений. Из данных эксперимента для Fe и Ni найдены коэффициент поляризации тока и длина когерентности в обменном поле, а для исследованных образцов — нижний предел длины спиновой релаксации. Дослiджено електротранспорт в макроскопiчних феромагнетиках (F) Fe та Ni в присутностi F/In iнтерфейсiв рiзної площi. Вимiри проведено в двох конфiгурацiях — при протiканні постiйного струму уздовж та перпендикулярно до iнтерфейсiв. Виявлено, що перехiд In в надпровiдний (S) стан супроводжується зростанням опору феромагнетикiв. В першiй з названих конфiгурацiй зростання стосувалось змiнення опору областi мiж границями потенцiальних зондiв (надпровiдних «дзеркал») та мало порядок типового слабколокалiзованого внеску в провiднiсть феромагнетикiв пiдщiлинних синглетних збуджень, що виникають при андріївському вiдбиттi, для макроскопiчних вiдстаней мiж «дзеркалами» на довжинi когерентностi, характернiй для металiв з сильною рiзницею енергетичної дисперсiї спiнових пiдзон. В другiй конфiгурацiї, за якої у вимiри включено i провiднiсть F/S iнтерфейсу, вивчався нерiвноважний резистивний внесок останнього, пов’язаний зi спiновою поляризацiєю областi феромагнетика пiд iнтерфейсом. Зростання опору, що спостерiгалось, вiдповiдало теоретично передбачуванiй величинi змiнення опору однодоменної областi зi спiн-поляризованими електронами, пов’язаного з акумуляцiєю спiна на F/S iнтерфейсi за умови обмежування андріївських вiдбиттiв. Iз даних експерименту для Fe та Ni знайдено коефiцiєнт поляризацiї струму та довжину когерентностi в обмiнному полi, а для дослiджених зразкiв — нижня межа довжини спінової релаксацiї. We investigate electrotransport in macroscopic ferromagnets (F) Fe and Ni in the presence of F/In interfaces of varying area. The measurements were performed in two configurations, with dc current flowing along the interface and perpendicular to it. It is revealed that the superconducting (S) transition of In is accompanied by a rise in the ferromagnet resistance. In the former configuration, the resistance of the region between the potential probes (superconducting «mirrors») is changed. This change is of the order of a typical weak-localization contribution into the ferromagnet conductivity from the subgap singlet excitations appearing due to Andreev reflection in case of a macroscopic separation between the «mirrors», along the coherence length characteristic of the metals with a great difference in energy dispersion of spin subbands. In the latter configuration, where the F/S interface conductivity is measured too, the nonequilibrium resistive contribution from the interface is studied, the contribution being associated with the spin polarization of the under interface region of the ferromagnet. The increase in the resistance observed corresponds to the theoretically predicted change in the resistance of a single-domain region with spin-polarized electrons due to the spin accumulation at the F/S interface under restricted Andreev reflections. The current polarization and coherence length in the exchange field for Fe and Ni as well as the lower limit of the spin-relaxation length in the samples investigated are obtained from the experimental data. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная Проявление когерентных и спинзависимых эффектов в кондактансе ферромагнетиков, граничащих со сверхпроводником Manifestation of coherent and spin-dependent effects in conductance of ferromagnets adjacent to a superconductor Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Проявление когерентных и спинзависимых эффектов в кондактансе ферромагнетиков, граничащих со сверхпроводником |
| spellingShingle |
Проявление когерентных и спинзависимых эффектов в кондактансе ферромагнетиков, граничащих со сверхпроводником Цзян, Ю.Н. Шевченко, О.Г. Коленов, Р.Н. Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная |
| title_short |
Проявление когерентных и спинзависимых эффектов в кондактансе ферромагнетиков, граничащих со сверхпроводником |
| title_full |
Проявление когерентных и спинзависимых эффектов в кондактансе ферромагнетиков, граничащих со сверхпроводником |
| title_fullStr |
Проявление когерентных и спинзависимых эффектов в кондактансе ферромагнетиков, граничащих со сверхпроводником |
| title_full_unstemmed |
Проявление когерентных и спинзависимых эффектов в кондактансе ферромагнетиков, граничащих со сверхпроводником |
| title_sort |
проявление когерентных и спинзависимых эффектов в кондактансе ферромагнетиков, граничащих со сверхпроводником |
| author |
Цзян, Ю.Н. Шевченко, О.Г. Коленов, Р.Н. |
| author_facet |
Цзян, Ю.Н. Шевченко, О.Г. Коленов, Р.Н. |
| topic |
Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная |
| topic_facet |
Свеpхпpоводимость, в том числе высокотемпеpатуpная |
| publishDate |
2007 |
| language |
Russian |
| container_title |
Физика низких температур |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Manifestation of coherent and spin-dependent effects in conductance of ferromagnets adjacent to a superconductor |
| description |
Исследован электротранспорт в макроскопических ферромагнетиках (F) Fe и Ni в присутствии
F/In интерфейсов разной площади. Измерения проводились в двух конфигурациях — при протекании постоянного тока вдоль и перпендикулярно интерфейсам. Обнаружено, что переход In в
сверхпроводящее (S) состояние сопровождается увеличением сопротивления ферромагнетиков. В
первой из названных конфигураций увеличение касалось изменения сопротивления области между границами потенциальных зондов (сверхпроводящих «зеркал») и имело порядок типичного
слаболокализованного вклада в проводимость ферромагнетиков подщелевых синглетных возбуждений, возникающих при андреевском отражении, для макроскопических расстояний между «зеркалами» на длине когерентности, характерной для металлов с сильным отличием энергетической
дисперсии спиновых подзон. Во второй конфигурации, при которой в измерения включалась и
проводимость F/S интерфейса, изучался неравновесный резистивный вклад последнего, связанный со спиновой поляризацией области ферромагнетика под интерфейсом. Наблюдаемое увеличение сопротивления соответствовало теоретически предсказанной величине изменения сопротивления однодоменной области со спин-поляризованными электронами, связанного с аккумуляцией
спина на F/S интерфейсе в условиях ограничения андреевских отражений. Из данных эксперимента для Fe и Ni найдены коэффициент поляризации тока и длина когерентности в обменном
поле, а для исследованных образцов — нижний предел длины спиновой релаксации.
Дослiджено електротранспорт в макроскопiчних феромагнетиках (F) Fe та Ni в присутностi
F/In iнтерфейсiв рiзної площi. Вимiри проведено в двох конфiгурацiях — при протiканні
постiйного струму уздовж та перпендикулярно до iнтерфейсiв. Виявлено, що перехiд In в
надпровiдний (S) стан супроводжується зростанням опору феромагнетикiв. В першiй з названих
конфiгурацiй зростання стосувалось змiнення опору областi мiж границями потенцiальних зондiв
(надпровiдних «дзеркал») та мало порядок типового слабколокалiзованого внеску в провiднiсть
феромагнетикiв пiдщiлинних синглетних збуджень, що виникають при андріївському вiдбиттi,
для макроскопiчних вiдстаней мiж «дзеркалами» на довжинi когерентностi, характернiй для
металiв з сильною рiзницею енергетичної дисперсiї спiнових пiдзон. В другiй конфiгурацiї, за
якої у вимiри включено i провiднiсть F/S iнтерфейсу, вивчався нерiвноважний резистивний внесок останнього, пов’язаний зi спiновою поляризацiєю областi феромагнетика пiд iнтерфейсом.
Зростання опору, що спостерiгалось, вiдповiдало теоретично передбачуванiй величинi змiнення
опору однодоменної областi зi спiн-поляризованими електронами, пов’язаного з акумуляцiєю
спiна на F/S iнтерфейсi за умови обмежування андріївських вiдбиттiв. Iз даних експерименту для
Fe та Ni знайдено коефiцiєнт поляризацiї струму та довжину когерентностi в обмiнному полi, а
для дослiджених зразкiв — нижня межа довжини спінової релаксацiї.
We investigate electrotransport in macroscopic
ferromagnets (F) Fe and Ni in the presence
of F/In interfaces of varying area. The
measurements were performed in two configurations,
with dc current flowing along the interface
and perpendicular to it. It is revealed that
the superconducting (S) transition of In is accompanied
by a rise in the ferromagnet resistance.
In the former configuration, the resistance
of the region between the potential probes
(superconducting «mirrors») is changed. This
change is of the order of a typical weak-localization
contribution into the ferromagnet conductivity
from the subgap singlet excitations appearing
due to Andreev reflection in case of a
macroscopic separation between the «mirrors»,
along the coherence length characteristic of the
metals with a great difference in energy dispersion
of spin subbands. In the latter configuration,
where the F/S interface conductivity is
measured too, the nonequilibrium resistive contribution
from the interface is studied, the contribution
being associated with the spin polarization
of the under interface region of the
ferromagnet. The increase in the resistance observed
corresponds to the theoretically predicted
change in the resistance of a single-domain region
with spin-polarized electrons due to the
spin accumulation at the F/S interface under restricted
Andreev reflections. The current polarization
and coherence length in the exchange
field for Fe and Ni as well as the lower limit of
the spin-relaxation length in the samples investigated
are obtained from the experimental data.
|
| issn |
0132-6414 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127748 |
| citation_txt |
Проявление когерентных и спинзависимых эффектов в кондактансе ферромагнетиков, граничащих со сверхпроводником / Ю.Н. Цзян, О.Г. Шевченко, Р.Н. Коленов // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 4. — С. 425-434. — Бібліогр.: 24 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT czânûn proâvleniekogerentnyhispinzavisimyhéffektovvkondaktanseferromagnetikovgraničaŝihsosverhprovodnikom AT ševčenkoog proâvleniekogerentnyhispinzavisimyhéffektovvkondaktanseferromagnetikovgraničaŝihsosverhprovodnikom AT kolenovrn proâvleniekogerentnyhispinzavisimyhéffektovvkondaktanseferromagnetikovgraničaŝihsosverhprovodnikom AT czânûn manifestationofcoherentandspindependenteffectsinconductanceofferromagnetsadjacenttoasuperconductor AT ševčenkoog manifestationofcoherentandspindependenteffectsinconductanceofferromagnetsadjacenttoasuperconductor AT kolenovrn manifestationofcoherentandspindependenteffectsinconductanceofferromagnetsadjacenttoasuperconductor |
| first_indexed |
2025-11-26T01:39:33Z |
| last_indexed |
2025-11-26T01:39:33Z |
| _version_ |
1850603251680935936 |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 4, ñ. 425–434
Ïðîÿâëåíèå êîãåðåíòíûõ è ñïèíçàâèñèìûõ ýôôåêòîâ
â êîíäàêòàíñå ôåððîìàãíåòèêîâ, ãðàíè÷àùèõ
ñî ñâåðõïðîâîäíèêîì
Þ.Í. Öçÿí, Î.Ã. Øåâ÷åíêî, Ð.Í. Êîëåíîâ
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 10 èþíÿ 2006 ã., ïîñëå ïåðåðàáîòêè 30 àâãóñòà 2006 ã.
Èññëåäîâàí ýëåêòðîòðàíñïîðò â ìàêðîñêîïè÷åñêèõ ôåððîìàãíåòèêàõ (F) Fe è Ni â ïðèñóòñòâèè
F/In èíòåðôåéñîâ ðàçíîé ïëîùàäè. Èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëèñü â äâóõ êîíôèãóðàöèÿõ — ïðè ïðîòå-
êàíèè ïîñòîÿííîãî òîêà âäîëü è ïåðïåíäèêóëÿðíî èíòåðôåéñàì. Îáíàðóæåíî, ÷òî ïåðåõîä In â
ñâåðõïðîâîäÿùåå (S) ñîñòîÿíèå ñîïðîâîæäàåòñÿ óâåëè÷åíèåì ñîïðîòèâëåíèÿ ôåððîìàãíåòèêîâ. Â
ïåðâîé èç íàçâàííûõ êîíôèãóðàöèé óâåëè÷åíèå êàñàëîñü èçìåíåíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ îáëàñòè ìåæ-
äó ãðàíèöàìè ïîòåíöèàëüíûõ çîíäîâ (ñâåðõïðîâîäÿùèõ «çåðêàë») è èìåëî ïîðÿäîê òèïè÷íîãî
ñëàáîëîêàëèçîâàííîãî âêëàäà â ïðîâîäèìîñòü ôåððîìàãíåòèêîâ ïîäùåëåâûõ ñèíãëåòíûõ âîçáóæ-
äåíèé, âîçíèêàþùèõ ïðè àíäðååâñêîì îòðàæåíèè, äëÿ ìàêðîñêîïè÷åñêèõ ðàññòîÿíèé ìåæäó «çåð-
êàëàìè» íà äëèíå êîãåðåíòíîñòè, õàðàêòåðíîé äëÿ ìåòàëëîâ ñ ñèëüíûì îòëè÷èåì ýíåðãåòè÷åñêîé
äèñïåðñèè ñïèíîâûõ ïîäçîí. Âî âòîðîé êîíôèãóðàöèè, ïðè êîòîðîé â èçìåðåíèÿ âêëþ÷àëàñü è
ïðîâîäèìîñòü F/S èíòåðôåéñà, èçó÷àëñÿ íåðàâíîâåñíûé ðåçèñòèâíûé âêëàä ïîñëåäíåãî, ñâÿçàí-
íûé ñî ñïèíîâîé ïîëÿðèçàöèåé îáëàñòè ôåððîìàãíåòèêà ïîä èíòåðôåéñîì. Íàáëþäàåìîå óâåëè÷å-
íèå ñîïðîòèâëåíèÿ ñîîòâåòñòâîâàëî òåîðåòè÷åñêè ïðåäñêàçàííîé âåëè÷èíå èçìåíåíèÿ ñîïðîòèâëå-
íèÿ îäíîäîìåííîé îáëàñòè ñî ñïèí-ïîëÿðèçîâàííûìè ýëåêòðîíàìè, ñâÿçàííîãî ñ àêêóìóëÿöèåé
ñïèíà íà F/S èíòåðôåéñå â óñëîâèÿõ îãðàíè÷åíèÿ àíäðååâñêèõ îòðàæåíèé. Èç äàííûõ ýêñïåðè-
ìåíòà äëÿ Fe è Ni íàéäåíû êîýôôèöèåíò ïîëÿðèçàöèè òîêà è äëèíà êîãåðåíòíîñòè â îáìåííîì
ïîëå, à äëÿ èññëåäîâàííûõ îáðàçöîâ — íèæíèé ïðåäåë äëèíû ñïèíîâîé ðåëàêñàöèè.
Äîñëiäæåíî åëåêòðîòðàíñïîðò â ìàêðîñêîïi÷íèõ ôåðîìàãíåòèêàõ (F) Fe òà Ni â ïðèñóòíîñòi
F/In iíòåðôåéñiâ ðiçíî¿ ïëîùi. Âèìiðè ïðîâåäåíî â äâîõ êîíôiãóðàöiÿõ — ïðè ïðîòiêàíí³
ïîñòiéíîãî ñòðóìó óçäîâæ òà ïåðïåíäèêóëÿðíî äî iíòåðôåéñiâ. Âèÿâëåíî, ùî ïåðåõiä In â
íàäïðîâiäíèé (S) ñòàí ñóïðîâîäæóºòüñÿ çðîñòàííÿì îïîðó ôåðîìàãíåòèêiâ. Â ïåðøié ç íàçâàíèõ
êîíôiãóðàöié çðîñòàííÿ ñòîñóâàëîñü çìiíåííÿ îïîðó îáëàñòi ìiæ ãðàíèöÿìè ïîòåíöiàëüíèõ çîíäiâ
(íàäïðîâiäíèõ «äçåðêàë») òà ìàëî ïîðÿäîê òèïîâîãî ñëàáêîëîêàëiçîâàíîãî âíåñêó â ïðîâiäíiñòü
ôåðîìàãíåòèêiâ ïiäùiëèííèõ ñèíãëåòíèõ çáóäæåíü, ùî âèíèêàþòü ïðè àíäð³¿âñüêîìó âiäáèòòi,
äëÿ ìàêðîñêîïi÷íèõ âiäñòàíåé ìiæ «äçåðêàëàìè» íà äîâæèíi êîãåðåíòíîñòi, õàðàêòåðíié äëÿ
ìåòàëiâ ç ñèëüíîþ ðiçíèöåþ åíåðãåòè÷íî¿ äèñïåðñi¿ ñïiíîâèõ ïiäçîí.  äðóãié êîíôiãóðàöi¿, çà
ÿêî¿ ó âèìiðè âêëþ÷åíî i ïðîâiäíiñòü F/S iíòåðôåéñó, âèâ÷àâñÿ íåðiâíîâàæíèé ðåçèñòèâíèé âíå-
ñîê îñòàííüîãî, ïîâ’ÿçàíèé çi ñïiíîâîþ ïîëÿðèçàöiºþ îáëàñòi ôåðîìàãíåòèêà ïiä iíòåðôåéñîì.
Çðîñòàííÿ îïîðó, ùî ñïîñòåðiãàëîñü, âiäïîâiäàëî òåîðåòè÷íî ïåðåäáà÷óâàíié âåëè÷èíi çìiíåííÿ
îïîðó îäíîäîìåííî¿ îáëàñòi çi ñïií-ïîëÿðèçîâàíèìè åëåêòðîíàìè, ïîâ’ÿçàíîãî ç àêóìóëÿöiºþ
ñïiíà íà F/S iíòåðôåéñi çà óìîâè îáìåæóâàííÿ àíäð³¿âñüêèõ âiäáèòòiâ. Iç äàíèõ åêñïåðèìåíòó äëÿ
Fe òà Ni çíàéäåíî êîåôiöiºíò ïîëÿðèçàöi¿ ñòðóìó òà äîâæèíó êîãåðåíòíîñòi â îáìiííîìó ïîëi, à
äëÿ äîñëiäæåíèõ çðàçêiâ — íèæíÿ ìåæà äîâæèíè ñï³íîâî¿ ðåëàêñàöi¿.
PACS: 72.25.Mk Ñïèíîâûé ïåðåíîñ ÷åðåç ïîâåðõíîñòè;
74.45.+c Ýôôåêòû áëèçîñòè; ýôôåêò Àíäðååâà; SN è SNS ïåðåõîäû.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: F/S èíòåðôåéñ, àêêóìóëÿöèÿ ñïèíà, àíäðååâñêîå îòðàæåíèå, ñâåðõïðîâîäÿùàÿ
äëèíà êîãåðåíòíîñòè.
© Þ.Í. Öçÿí, Î.Ã. Øåâ÷åíêî, Ð.Í. Êîëåíîâ, 2007
1. Ââåäåíèå
Âîçìîæíîñòü ïðîÿâëåíèÿ êîãåðåíòíûõ ýôôåêòîâ
è ñïèíîâûõ õàðàêòåðèñòèê ýëåêòðîíîâ ïðîâîäè-
ìîñòè â ÿâëåíèÿõ ïåðåíîñà â ìåòàëëàõ øèðîêî èçó-
÷àåòñÿ êàê òåîðåòè÷åñêè, òàê è ýêñïåðèìåíòàëüíî.
Îñòðûé èíòåðåñ, íàïðèìåð, âûçûâàþò îñîáåííîñòè
òðàíñïîðòà, ñâÿçàííûå ñ âëèÿíèåì ñâåðõïðîâîäíèêà
(S), ïðèâåäåííîãî â êîíòàêò ñ íîðìàëüíûì ìå-
òàëëîì (N) è, îñîáåííî, ñ ôåððîìàãíåòèêîì (F).
 ÷àñòíîñòè, èçâåñòåí ðÿä ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ðå-
çóëüòàòîâ [1–3], äàâøèõ ïîâîä äëÿ èíòðèãóþùåãî
ïðåäïîëîæåíèÿ î ïðîÿâëåíèè â ìàãíåòèêàõ äàëüíî-
äåéñòâóþùåãî ýôôåêòà áëèçîñòè (ÄÝÁ), â ïðèíÿ-
òûõ ïðåäñòàâëåíèÿõ ïîäðàçóìåâàþùåãî ñóùåñò-
âîâàíèå íåíóëåâîãî ïàðàìåòðà ïîðÿäêà �( )x íà
ðàññòîÿíèè îò ñâåðõïðîâîäíèêà x �� �exch(�exch —
äëèíà êîãåðåíòíîñòè â îáìåííîì ïîëå ìàãíåòèêà),
÷òî ïðîòèâîðå÷èò òåîðèè FS êîíòàêòà, ïîñêîëüêó
� �exch �� �T Fv /T (T, vF — òåìïåðàòóðà è ôåð-
ìè-ñêîðîñòü ñîîòâåòñòâåííî; v /TF — îáû÷íûé ìàñ-
øòàá ýôôåêòà áëèçîñòè â êâàçèêëàññè÷åñêîé òåîðèè
ñâåðõïðîâîäèìîñòè [4]). Îäíàêî óêàçàííîå ïðåäïî-
ëîæåíèå ñäåëàíî ïî ðåçóëüòàòàì ýêñïåðèìåíòîâ ñ
äèôôóçèîííûìè ìåçîñêîïè÷åñêèìè ãåòåðîñèñòåìà-
ìè, èìåþùèìè ñâîþ ñïåöèôèêó.  ÷àñòíîñòè, â òàêèõ
ñèñòåìàõ F/S èíòåðôåéñû íå ÿâëÿþòñÿ «øàðâèíîâ-
ñêèìè», èìåÿ ñîïðîòèâëåíèå, ñðàâíèìîå ñ ñîïðîòèâ-
ëåíèåì ïîä èíòåðôåéñîì. Ïîñëåäíåå ïðèâîäèò ê
ïðîÿâëåíèþ øóíòèðóþùåãî ýôôåêòà [5], ñîïîñòà-
âèìîãî ñ èçó÷àåìûìè òðàíñïîðòíûìè ýôôåêòàìè.
Êðîìå òîãî, äàííàÿ îñîáåííîñòü âíîñèò íåîïðåäå-
ëåííîñòü â çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà ïðîçðà÷íîñòè
èíòåðôåéñà [6], òàêæå âëèÿþùåãî íà âåëè÷èíó è
çíàê äîáàâêè ê èçìåðÿåìîìó êîíäàêòàíñó [7]. Äåëà-
ëèñü ïîïûòêè îáúÿñíèòü ÄÝÁ ïðîÿâëåíèåì òðè-
ïëåòíîé êîìïîíåíòû ïàðàìåòðà ïîðÿäêà [8–10], îä-
íàêî âêëàä òðèïëåòíûõ ôëóêòóàöèé ìîæåò áûòü
ñóùåñòâåííûì ëèøü â ñëó÷àå, êîãäà êîíäàêòàíñ
áëèçîê ê êâàíòîâîìó, ÷òî íå ñîîòâåòñòâóåò óêàçàí-
íûì ýêñïåðèìåíòàì.
Óìåñòíî íàïîìíèòü î íàøèõ ðàííèõ ðåçóëüòàòàõ
[11], ïðèâåäåííûõ íà ðèñ. 1 äëÿ ñèñòåìû Ñu/Sn,
äåìîíñòðèðóþùèõ äðàìàòè÷åñêîå âëèÿíèå ïðîÿâëå-
íèÿ øóíòèðóþùåãî ýôôåêòà íà âîçìîæíûå âûâîäû
î êà÷åñòâåííîì õàðàêòåðå ýôôåêòîâ â êîíäàêòàíñå
ñèñòåì ìåòàëë—ñâåðõïðîâîäíèê äàæå â èçìåðåíèÿõ
ñ áîëåå íèçêîîìíûìè èíòåðôåéñàìè, ÷åì ó ìåçîñêî-
ïè÷åñêèõ ñòðóêòóð. Òàê, êðèâàÿ 1, èçìåðåííàÿ âíå
èíòåðôåéñà, îáíàðóæèâàåò ïîâåäåíèå êîíäàêòàíñà â
ñîîòâåòñòâèè ñ ôóíäàìåíòàëüíûìè ïðåäñòàâëåíèÿ-
ìè êâàçèêëàññè÷åñêîé òåîðèè [12,13], ñîãëàñíî êî-
òîðûì íà äëèíå êîãåðåíòíîñòè e—h ãèáðèäîâ, îáðà-
çóåìûõ ïðè àíäðååâñêîì îòðàæåíèè, ïðîèñõîäèò
óâåëè÷åíèå ñå÷åíèÿ óïðóãîãî ðàññåÿíèÿ íà ïðèìå-
ñÿõ â ìåòàëëå èç-çà «ðåòðîðàññåÿíèÿ», ò.å. óìåíü-
øåíèe ïðîâîäèìîñòè ìåòàëëà, à íå åå óâåëè÷åíèe,
êàê ïðè ïîëíîì èãíîðèðîâàíèè ïðèìåñíîãî ðàññåÿ-
íèÿ àíäðååâñêèõ äûðîê â ñëó÷àå òî÷å÷íîãî áàëëè-
ñòè÷åñêîãî êîíòàêòà [14,15]. Ïðè ýòîì ïîâåäåíèå ñî-
ïðîòèâëåíèÿ öåïè, âêëþ÷àþùåé íåøàðâèíîâñêèé
èíòåðôåéñ, ìîæåò è íå îòðàæàòü ïîâåäåíèå ïðîâî-
äèìîñòè ñîáñòâåííî ìåòàëëà (êðèâàÿ 2, ñì. òàêæå
[2]). Íî èìåííî òàêîé õàðàêòåð ïîâåäåíèÿ è ìîæåò
áûòü ïðèíÿò çà ïðîÿâëåíèå äàëüíîäåéñòâóþùåãî
ýôôåêòà áëèçîñòè. Äðóãèìè ñëîâàìè, â ïðîâîäèìî-
ñòè ãåòåðîñèñòåì ñî ñâåðõïðîâîäíèêîì ïðè ïåðåõîäå
ê N/S ðåæèìó â êîíôèãóðàöèè, îõâàòûâàþùåé èí-
òåðôåéñ, ñïîñîáíû ïðîÿâëÿòüñÿ ñðàçó íåñêîëüêî
êîíêóðèðóþùèõ ýôôåêòîâ ñ ðàçíûì ïî çíàêó ïîâå-
äåíèåì.
2. Ïîñòàíîâêà ýêñïåðèìåíòà
 äàííîé ðàáîòå ïðåäñòàâëåíû ýêñïåðèìåíòàëü-
íûå èññëåäîâàíèÿ òðàíñïîðòíûõ ñâîéñòâ íåïëåíî÷-
íûõ êðèñòàëëè÷åñêèõ ôåððîìàãíåòèêîâ Fe è Ni â
ïðèñóòñòâèè F/In èíòåðôåéñîâ ðàçíîé ïëîùàäè,
ïðèãîòîâëåííûõ ïóòåì çàëóæèâàíèÿ èññëåäóåìûõ
ìåòàëëîâ æàëîì ïàÿëüíèêà èç òîãî æå ìåòàëëà ñ íà-
íåñåííûì íà íåãî ñâåðõïðîâîäÿùèì ìåòàëëîì â òåì-
ïåðàòóðíîì ðåæèìå, íå îáðàçóþùåì, ñîãëàñíî ëèòå-
ðàòóðíûì äàííûì, ïðîìåæóòî÷íûõ õèìè÷åñêèõ
ñîåäèíåíèé. Ïðèãîòîâëåííûå òàêèì ñïîñîáîì èí-
òåðôåéñû ïðè ìàêðîñêîïè÷åñêîé òîëùèíå îáðàçöîâ,
ïîçâîëÿþùåé ìèíèìèçèðîâàòü øóíòèðóþùèé ýô-
ôåêò íà èíòåðôåéñàõ, íåîäíîêðàòíî äåìîíñòðèðîâà-
ëè âûñîêóþ ïðîçðà÷íîñòü è, êàê ñëåäñòâèå, âîñïðî-
èçâîäèìîñòü ñâîèõ ñâîéñòâ â ðàçíûõ ñèñòåìàõ [11].
426 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 4
Þ.Í. Öçÿí, Î.Ã. Øåâ÷åíêî, Ð.Í. Êîëåíîâ
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
2
1
T, K
[
R
/R
(4
,2
K
)]
C
u
C
u
C
u
/S
n
R
/
R
(4
,2
K
)
C
u
/S
n
C
u
/S
n
V1
V1
V2
V2
I I
I I
Cu
Cu
Sn
Sn
Ðèñ. 1. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ñîïðîòèâëåíèÿ ñèñ-
òåìû íîðìàëüíûé ìåòàëë/ñâåðõïðîâîäíèê (N/S) â
êîíôèãóðàöèè èçìåðåíèé âíå èíòåðôåéñà (êðèâàÿ 1) è c
èíòåðôåéñîì (êðèâàÿ 2) [11].
Âûáîð ìåòàëëîâ ñî ñðàâíèìûìè ïëîòíîñòÿìè ñî-
ñòîÿíèé â ñïèíîâûõ ïîäçîíàõ, ýëåêòðè÷åñêèå è ãåî-
ìåòðè÷åñêèå ïàðàìåòðû èíòåðôåéñîâ è áîëüøàÿ
òîëùèíà èññëåäóåìîãî ìåòàëëà ïîä èíòåðôåéñàìè
ïî ñðàâíåíèþ ñî ñëîåì ñâåðõïðîâîäíèêà íà èíòåð-
ôåéñå ïðåñëåäîâàëè öåëü ìèíèìèçèðîâàòü ýôôåê-
òû, ñâÿçàííûå ñ óâåëè÷åíèåì ïðîâîäèìîñòè ñèñòå-
ìû, êîòîðûå ìîãëè áû áûòü ïðèíÿòû çà ïðîÿâëåíèå
ýôôåêòà áëèçîñòè.
Èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëèñü íà îáðàçöàõ, âûðåçàí-
íûõ ýëåêòðîèñêðîâûì ñïîñîáîì èç ðàäèêàëüíî îò-
ëè÷àþùèõñÿ ïî ÷èñòîòå è ñòðóêòóðå ìàññèâíûõ
ôåððîìàãíèòíûõ ìàòåðèàëîâ: ïîëèêðèñòàëëè÷åñêî-
ãî Fe ñ îòíîøåíèåì ñîïðîòèâëåíèé «êîìíàòà/ãå-
ëèé» RRR � 3 è ìîíîêðèñòàëëè÷åñêîãî Ni ñ
RRR � 200. Äëèíû ñâîáîäíîãî ïðîáåãà lel ó Fe è Ni
ñ óêàçàííûìè RRR ïðè ãåëèåâûõ òåìïåðàòóðàõ ïî-
ðÿäêà 0,01 ìêì (òàêîå çíà÷åíèå lel íàèáîëåå ÷àñòî
âñòðå÷àåòñÿ ó íàíîñòðóêòóð) è 1 ìêì ñîîòâåòñòâåí-
íî. Ãåîìåòðèÿ îáðàçöîâ ïîêàçàíà (íå â ìàñøòàáå) íà
ðèñ. 2. Ðàáî÷àÿ îáëàñòü îáðàçöîâ, ñîäåðæàâøàÿ
F/S èíòåðôåéñû â òî÷êàõ a è b, îòìå÷åíà ïóíêòè-
ðîì.
Ýôôåêòû â ïðîâîäèìîñòè ìàãíåòèêîâ èçó÷åíû â
äâóõ êîíôèãóðàöèÿõ èçìåðåíèé: ïðè ïðîòåêàíèè
ïîñòîÿííîãî òîêà âäîëü (âñòàâêè a è b íà ðèñ. 3, 4) è
ïåðïåíäèêóëÿðíî (âñòàâêà a íà ðèñ. 6 è âñòàâêà íà
ðèñ. 7) F/In èíòåðôåéñàì. Ïîñëåäíÿÿ êîíôèãóðà-
öèÿ ðåàëèçîâûâàëàñü óñòàíîâêîé ïåðåìû÷êè èç èí-
äèÿ ìåæäó F/In èíòåðôåéñàìè ïîñëå èçìåðåíèé â
ïåðâîé êîíôèãóðàöèè (â ìåñòàõ a è b íà ðèñ. 2).
Ïðè ýòîì îáëàñòü abdc ïðèîáðåòàëà ãåîìåòðèþ
çàìêíóòîãî «àíäðååâñêîãî èíòåðôåðîìåòðà», ïîçâî-
ëÿâøóþ îäíîâðåìåííî èçó÷àòü è ôàçî÷óâñòâèòåëü-
íûå ýôôåêòû (áóäóò ïðåäñòàâëåíû â áëèæàéøåé
ïóáëèêàöèè). Â ïåðâîé êîíôèãóðàöèè èñïîëüçîâà-
ëèñü êàê òî÷å÷íûå (äëÿ Fe è Ni), òàê è øèðîêèå
(äëÿ Ni) èíòåðôåéñû, à âî âòîðîé — òî÷å÷íûå äëÿ
Fe è øèðîêèå äëÿ Ni (õàðàêòåðíûå ðàçìåðû îáîèõ
òèïîâ èíòåðôåéñîâ ìíîãî áîëüøå äëèíû ñâîáîäíîãî
ïðîáåãà). «Òî÷å÷íûìè» (p) ëèáî «øèðîêèìè» (w)
ìû íàçûâàåì F/In èíòåðôåéñû ñ îòíîøåíèåì õà-
ðàêòåðíîãî ðàçìåðà èõ ïëîùàäåé ê øèðèíå ïðîâîä-
íèêà ïîðÿäêà 0,1 ëèáî 1 ñîîòâåòñòâåííî. Òî÷å÷íûå
èíòåðôåéñû ãîòîâèëèñü ïóòåì áåñôëþñíîãî «ââèí-
÷èâàíèÿ» â èññëåäóåìûé ìåòàëë ðàñïëàâëåííîãî èí-
äèÿ íà çàîñòðåííîì æàëå (Fe) ïàÿëüíèêà ñ äèàìåò-
ðîì çàêðóãëåíèÿ � 50–100 ìêì (âî âñåõ ñëó÷àÿõ
èñïîëüçîâàí ñâåðõ÷èñòûé èíäèé ñ RRR � �4 104).
Ïðè ïîñëåäóþùåì ïðèãîòîâëåíèè øèðîêîãî èíòåð-
ôåéñà ñëîé èíäèÿ íàíîñèëñÿ òàê, ÷òîáû åãî íèæíÿÿ
ãðàíèöà ïðèìåðíî ñîâïàäàëà ñ ïîëîæåíèåì òî÷å÷íî-
ãî. Èçâåñòíî, ÷òî ïðè èñïîëüçîâàííîé òåìïåðàòóðå
çàëóæèâàíèÿ (� �200 C) æåëåçî è íèêåëü ñ èíäèåì
íå ñìåøèâàþòñÿ. Ñîáñòâåííîå ñîïðîòèâëåíèå ïðèãî-
òîâëåííûõ èíòåðôåéñîâ áûëî íà ìíîãî ïîðÿäêîâ
ìåíüøå, ÷åì ó èíòåðôåéñîâ, èçãîòàâëèâàåìûõ ïî íà-
íîòåõíîëîãèÿì.
Ýëåìåíòû ðàáî÷åé îáëàñòè èìåëè ñëåäóþùèå
ðàçìåðû: ó îáðàçöà Fe øèðèíà ïðîâîäíèêîâ ìàã-
íåòèêà Wac bd, ,� 15 ìì; Wcd � 0 5, ìì, èõ äëèíà
Lac bd, � 0,5 ìì, Lcd � 0 3, ìì ïðè òîëùèíå t � 0 25, ìì;
ó îáðàçöà Ni: Wac bd, ,� 0 5 ìì, Wcd � 0 7, ìì,
Lac bd, ,� 0 5 ìì, Lcd � 0 4, ìì ïðè òîëùèíå t � 0,1 ìì.
Êîíôèãóðàöèÿ èçìåðåíèé, â êîòîðîé ïîëó÷åíû ïðè-
âåäåííûå íà ðèñóíêàõ êðèâûå, ïîêàçàíà íà âñòàâêàõ
ê êàæäîìó ðèñóíêó. Ñîïðîòèâëåíèÿ ýëåìåíòîâ êîí-
òóðà acdb, R Tac( ), R Tcd ( ), R TIn ( ) è R Tacdb( ), èç-
ìåðÿëèñü íåçàâèñèìî áåç íàðóøåíèÿ ãåîìåòðèè
èíòåðôåéñîâ è êîíôèãóðàöèè ïðîòåêàíèÿ òîêà, ñ èñ-
ïîëüçîâàíèåì îòâîäîâ 1–6 (ðèñ. 2) â ðàçëè÷íûõ
êîìáèíàöèÿõ ïðè çàìêíóòîé ëèáî ðàçîìêíóòîé In
ïåðåìû÷êå.
Îòíîñèòåëüíàÿ ïîãðåøíîñòü îïðåäåëåíèÿ ñîïðî-
òèâëåíèÿ â íàøèõ ýêñïåðèìåíòàõ R/R
�10 4, ÷òî
äîñòèãàëîñü ñòàáèëèçàöèåé òîêà 0,1–1 A âî âíåøíåé
öåïè è òåìïåðàòóðû, à òàêæå ïðèìåíåíèåì äëÿ èç-
ìåðåíèé ðàçíîñòåé ïîòåíöèàëîâ âîëüòìåòðà ñ ðàçðå-
øåíèåì U � �10 11B íà îñíîâå ñâåðõïðîâîäÿùåãî
ìîäóëÿòîðà [16].
Òîê â âåòâè ñà—In—bd îïðåäåëÿëñÿ èç ñîîòíî-
øåíèé Êèðõãîôà:
I I I /I
I /I R
ca bd cd ca bd
cd ca bd ca
� �
�
� � � �
� � � �
In In
In In
( );1
bd cd/R :
I T
IR U U U
Rcabd
cd ab ac
T
( )
( )
�
�In
if2
�
, (1)
Ïðîÿâëåíèå êîãåðåíòíûõ è ñïèíçàâèñèìûõ ýôôåêòîâ â êîíäàêòàíñå ôåððîìàãíåòèêîâ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 4 427
In
1 2
3 4
5 6
a b
c dFe, Ni
Ðèñ. 2. Ñõåìàòè÷åñêîå èçîáðàæåíèå îáðàçöîâ. Ðàáî÷àÿ
îáëàñòü îòìå÷åíà ïóíêòèðîì. Ðåæèìû ïðîòåêàíèÿ òîêà
ïàðàëëåëüíî è ïåðïåíäèêóëÿðíî F/In èíòåðôåéñàì (â
ìåñòàõ a è b) ðåàëèçîâûâàëèñü ââîäîì òîêà ÷åðåç îòâåò-
âëåíèÿ 1 è 2 â îòñóòñòâèå ïîêàçàííîé íà ðèñóíêå èíäèå-
âîé ïåðåìû÷êè è ÷åðåç 5 è 6 â ïðèñóòñòâèè ïåðåìû÷êè.
R T R R R
U U U U U
ac bd cd T
ac T cb ab ac
�( ) [ ] ;
[ ] [ ( )]
� � �
� �
�if
In T ,
ãäå R� — ïîëíîå ñîïðîòèâëåíèå êîíòóðà acdb ôåð-
ðîìàãíåòèêà,Uif — ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ íà îäíîì
èíòåðôåéñå, Uab
In — íàïðÿæåíèå, íåçàâèñèìî èçìå-
ðåííîå íà ïåðåìû÷êå In, à U Tac( ) — âîçìîæíàÿ
äîáàâêà ê íàïðÿæåíèþUac íà ó÷àñòêå ôåððîìàãíå-
òèêà ac, èçìåðåííîìó â êîíôèãóðàöèè, íå âêëþ-
÷àþùåé ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ íà èíòåðôåéñå.
3. Îáñóæäåíèå ðåçóëüòàòîâ
Îñíîâíûe ðåçóëüòàòû: 1) ïåðâîå íàáëþäåíèå èí-
òåðôåðåíöèîííîãî âêëàäà äëèííîâîëíîâûõ àíäðå-
åâñêèõ âîçáóæäåíèé â óìåíüøåíèå ïðîâîäèìîñòè
ôåððîìàãíåòèêà (Ni) ïðè òèïè÷íîé äëÿ ôåððîìàã-
íåòèêîâ äëèíå êîãåðåíòíîñòè; 2) íàáëþäåíèå óâåëè-
÷åíèÿ «ñîïðîòèâëåíèÿ F/S èíòåðôåéñîâ» Fe/In
è Ni/In, ñâèäåòåëüñòâóþùåãî îá îãðàíè÷åíèÿõ íà
ïðîöåññû àíäðååâñêîãî îòðàæåíèÿ íà F/S èíòåð-
ôåéñå (ýôôåêòå àêêóìóëÿöèè ñïèíà), íàêëàäûâàå-
ìûõ ïîëÿðèçàöèåé òîêà â ôåððîìàãíåòèêå.
3.1. Êîãåðåíòíûé ýôôåêò
Íà ðèñ. 3 ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû èçìåðåíèÿ
ñîïðîòèâëåíèÿ R T U/I( ) � ó÷àñòêîâ Fe è Ni ñ òî÷å÷-
íûìè (êðèâûå 1, 2) è øèðîêèìè ó Ni (êðèâàÿ 3)
F/S èíòåðôåéñàìè ïðè ïðîïóñêàíèè òîêà ïàðàë-
ëåëüíî èíòåðôåéñàì (ñì. âñòàâêè), ò.å. â êîíôèãó-
ðàöèè, êîãäà â ñâåðõïðîâîäÿùåì ñîñòîÿíèè èíäèÿ
èíòåðôåéñû, êàê ÷àñòü ïîòåíöèàëüíûõ çîíäîâ, âûïîë-
íÿþò ïàññèâíóþ ðîëü «ñâåðõïðîâîäÿùèõ çåðêàë». Íà
ðèñ. 4 òå æå äàííûå ïðèâåäåíû â îòíîñèòåëüíûõ åäè-
íèöàõ R/R R T R T T /R T Tp c p c�
� �[ ( ) ( )] ( )In In .
Âèäíî, ÷òî ïðè T Tc
In (ïîñëå âêëþ÷åíèÿ àíäðå-
åâñêîãî îòðàæåíèÿ) ñîïðîòèâëåíèå Ni ñêà÷êîì âîç-
ðàñòàåò íà Rp � � �1 10 8 Îì (ðèñ. 3) â ñëó÷àå äâóõ
òî÷å÷íûõ êîíòàêòîâ ( R/R � 0 04, %, ðèñ. 4) è íà
Rw � � �7 10 7 Îì (ðèñ. 3) â ñëó÷àå äâóõ øèðîêèõ
êîíòàêòîâ ( R R/ %� 3 , ðèñ. 4), ïðè÷åì àíàëîãè÷-
íûé ýôôåêò ó Fe ñ òî÷å÷íûìè êîíòàêòàìè íå íàáëþ-
äàåòñÿ, à íàáëþäàåòñÿ íåçíà÷èòåëüíûé ýôôåêò ïðî-
òèâîïîëîæíîãî çíàêà âåëè÷èíîé, ñðàâíèìîé c Rp
Ni .
Ïîêàæåì, ÷òî, êàê è â ñëó÷àå íåìàãíèòíîãî ìå-
òàëëà (ðèñ. 1), îáíàðóæåííîå áëàãîäàðÿ ìàëîñòè
øóíòèðóþùåãî ýôôåêòà óìåíüøåíèå ïðîâîäèìîñòè
íèêåëÿ ïðè ïåðåõîäå ïîòåíöèàëüíûõ çîíäîâ ê ñî-
ñòîÿíèþ «ñâåðõïðîâîäÿùèõ çåðêàë» ñîîòâåòñòâóåò
óâåëè÷åíèþ ýôôåêòèâíîñòè óïðóãîãî ðàññåÿíèÿ íà
ïðèìåñÿõ â ãðàíè÷àùåì ñî ñâåðõïðîâîäíèêîì ìå-
òàëëå ïðè ðåàëèçàöèè â íåì àíäðååâñêîãî îòðàæå-
íèÿ. Äåéñòâèòåëüíî, èíòåðôåðåíöèîííûé âêëàä
ðàññåÿíèÿ ñèíãëåòíîé ïàðû e—h âîçáóæäåíèé íà
ïðèìåñÿõ â ñëîå òîëùèíîé ïîðÿäêà äëèíû êîãåðåíò-
íîñòè �, îòñ÷èòàííîé îò N/S èíòåðôåéñà, èçìåðåí-
íûé íà ðàññòîÿíèè L îò èíòåðôåéñà, �
exp ( )L/�
è ïðè � �� L ìîæåò áûòü çàïèñàí â âèäå [11–13]
�R
R L
r
L
� , (2)
ãäå äëèíà êîãåðåíòíîñòè � èìååò ñìûñë ìàêñèìàëü-
íîãî ðàññòîÿíèÿ, íà êîòîðîì e—h âîçáóæäåíèÿ
ñèíãëåòíîé ïàðû åùå ñïîñîáíû âçàèìîäåéñòâîâàòü ñ
428 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 4
Þ.Í. Öçÿí, Î.Ã. Øåâ÷åíêî, Ð.Í. Êîëåíîâ
3,21
3,22
3,24
3,25
3,27
3,0 3,2 3,4 3,6 3,8
2,770
2,775
2,780
2,785
2,850
2,900
2,950
3,000
á
a
Ò , K
3
2
1
�Rw
�Rp
R
a
c
d
b
,1
0
Î
ì
–
5
Ni
Fe
Ni R
ac
,1
0
Î
ì
–
5
à b
c d
I I
V1 V2
à b
c d
I I
V1 V2
Ðèñ. 3. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ñîïðîòèâëåíèÿ ó÷à-
ñòêîâ îáðàçöîâ Fe è Ni ñ òî÷å÷íûìè [âñòàâêà (à)] äëÿ
Fe (êðèâàÿ 1) è Ni (êðèâàÿ 2) è øèðîêèìè [âñòàâêà (á)]
äëÿ Ni (êðèâàÿ 3) F/S èíòåðôåéñàìè â êà÷åñòâå «ñâåðõ-
ïðîâîäÿùèõ çåðêàë» ïðè T Tc� In .
2,4 2,9 3,4 3,9 4,4
–0,02
0
0,02
0,04
0,06 0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
Fe
Ni
a
3
2
1
T, K
Ni
R
/R
,%
R
/R
,%
à b
c d
I I
V1 V2
á
à b
c d
I I
V1 V2
Ðèñ. 4. Êîãåðåíòíûé ýôôåêò. Òå æå êðèâûå, ÷òî è íà
ðèñ. 3, â îòíîñèòåëüíûõ åäèíèöàõ. Êðèâàÿ 1 ñìåùåíà
âíèç íà 5 10 3• %� .
îäíîé è òîé æå ïðèìåñüþ (ñì. ðèñ. 5); r — ýôôåê-
òèâíàÿ âåðîÿòíîñòü óïðóãîãî ðàññåÿíèÿ âîçáóæäå-
íèé ïðè àíäðååâñêîì îòðàæåíèè â ñëîå � êàê öåëîì.
Ïðè ïîëíîñòüþ ïðîçðà÷íîì èíòåðôåéñå îíà ðàâíà
åäèíèöå íåçàâèñèìî îò ÷èñëà òàêèõ ïàð — âåðîÿò-
íîñòè àíäðååâñêèõ îòðàæåíèé, îïðåäåëÿåìîé ïëî-
ùàäüþ N/S èíòåðôåéñà è ïðàâèëàìè îòáîðà. Èçìå-
ðåíèÿ íàïðÿæåíèé â êîíôèãóðàöèÿõ, âêëþ÷àþùèõ
è íå âêëþ÷àþùèõ èíòåðôåéñû, ïîêàçàëè, ÷òî íà-
ïðÿæåíèÿ íà ñîáñòâåííî èíòåðôåéñàõ â èçó÷åííûõ
íàìè ñèñòåìàõ íè÷òîæíî ìàëû, òàê ÷òî â íàøèõ
ýêñïåðèìåíòàõ r � 1. Òàêèì îáðàçîì, ôîðìóëà (2)
óêàçûâàåò íà ïðèíöèïèàëüíóþ âîçìîæíîñòü íàáëþ-
äåíèÿ äâóêðàòíîãî óâåëè÷åíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ ñëîÿ
òîëùèíîé L � � ïî ñðàâíåíèþ ñ åãî ñîïðîòèâëåíèåì
â îòñóòñòâèå àíäðååâñêîãî îòðàæåíèÿ.
Îäíàêî â âûðàæåíèè (2) îòíîøåíèå âåëè÷èíû
ýôôåêòà R ê ñîïðîòèâëåíèþ, èçìåðåííîìó íà ïðî-
èçâîëüíîì ðàññòîÿíèè îò ãðàíèöû, ðàññìàòðèâàåòñÿ
êàê ïðîñòîå îòíîøåíèå ñîîòâåòñòâóþùèõ ïðîñòðàí-
ñòâåííûõ ìàñøòàáîâ. Òåì ñàìûì ïðåäïîëàãàåòñÿ,
÷òî óäåëüíàÿ ïðîâîäèìîñòè �L ÿâëÿåòñÿ åäèíûì ïà-
ðàìåòðîì äëÿ âñåãî ïðîâîäíèêà äëèíîé L, âêëþ÷àÿ
ìàñøòàá �. Äåéñòâèòåëüíî, èç (2) íàéäåì, ÷òî ïîä
âåëè÷èíîé ïîëîæèòåëüíîãî èçìåíåíèÿ ñîïðîòèâëå-
íèÿ R ñëîÿ � êàê öåëîãî ïîäðàçóìåâàåòñÿ âåëè÷èíà
�
�
�
�
�R
A
r R
i
N
i� �
�
�
if 1
imp
. (3)
Çäåñü � � — óäåëüíàÿ ïðîâîäèìîñòü â ñëîå �; Aif —
ïëîùàäü èíòåðôåéñà; Nimp — ÷èñëî àíäðååâñêèõ
êàíàëîâ (ïðèìåñåé), ïðèíèìàþùèõ ó÷àñòèå â ðàñ-
ñåÿíèè; �Ri — ðåçóëüòàò e—h ðàññåÿíèÿ íà îäíîé
ïðèìåñè. Âèäíî, ÷òî (3) èìååò ñìûñë ñîïðîòèâëå-
íèÿ ÷àñòè ïðîâîäíèêà ëèøü ïðè � �� � L, ò.å. ïðè
� � lel . Äëÿ ôåððîìàãíåòèêîâ � �� lel è l lL
el el� � . Â
ýòîì ñëó÷àå äëÿ ñðàâíåíèÿ R èç èçìåðåíèé íà äëè-
íå L ñ òåîðèåé çíà÷åíèå RL â âûðàæåíèè (2) äîëæ-
íî áûòü ïåðåíîðìèðîâàíî.
 êâàçèêëàññè÷åñêîì ïðåäñòàâëåíèè êîãåðåíò-
íîñòü àíäðååâñêîé ïàðû âîçáóæäåíèé â ìåòàëëå ñ÷è-
òàåòñÿ íàðóøåííîé, åñëè ñìåùåíèå èõ òðàåêòîðèé
îòíîñèòåëüíî äðóã äðóãà äîñòèãíåò âåëè÷èíû ïîðÿä-
êà èõ òîëùèíû, ò.å. ïîðÿäêà äëèíû âîëíû äå Áðîé-
ëÿ �B . Ìàêñèìàëüíî âîçìîæíîå ðàññòîÿíèå �m
(áåññòîëêíîâèòåëüíàÿ äëèíà êîãåðåíòíîñòè), íà êî-
òîðîì ýòî ìîãëî áû ïðîèçîéòè â ôåððîìàãíåòèêå
ïðè ïðÿìîëèíåéíûõ e è h òðàåêòîðèÿõ (ðèñ. 5,à),
îïðåäåëèòñÿ êàê
�
�
� �
�
�
� �m
B
F
F
Â/
v
H T� � � �
exch exch
exch exch exch
�
;
(4)
(� — ìàãíåòîí Áîðà, Hexch — îáìåííîå ïîëå,
Texch — òåìïåðàòóðà Êþðè). Îäíàêî ó÷èòûâàÿ ëàð-
ìîðîâñêîå èñêðèâëåíèå e è h òðàåêòîðèé â ïîëå
Hexch â ñî÷åòàíèè ñ òðåáîâàíèåì âçàèìîäåéñòâèÿ
îáîèõ òèïîâ âîçáóæäåíèé ñ îäíîé è òîé æå ïðèìå-
ñüþ (ñì. ðèñ. 5,á), íàéäåì, ÷òî äëèíà êîãåðåíòíî-
ñòè óìåíüøèòñÿ äî çíà÷åíèÿ [17]
� �* � �2 2qr q m , (5)
ãäå r — ëàðìîðîâñêèé ðàäèóñ â ïîëå Hexch , q — ðà-
äèóñ ýêðàíèðîâàíèÿ ïðèìåñè � �B . Íàêîíåö, ïðè
òåõ çíà÷åíèÿõ êîýôôèöèåíòà äèôôóçèè D, ïðè êî-
òîðûõ l mel �� � , äëèíà êîãåðåíòíîñòè ìîãëà áû äî-
ïîëíèòåëüíî îãðàíè÷èòüñÿ:
� � �exch el el
D l l� �*; * (6)
(ðèñ. 5,â), ÷òî ïîçâîëèëî áû âåðíóòüñÿ ê óñëîâèþ
� �� exch
D è èñïîëüçîâàòü (2) áåç ïåðåíîðìèðîâàíèÿ.
(Ýòîò ñëó÷àé â íàøèõ îáðàçöàõ íå ðåàëèçóåòñÿ.)
Òàêèì îáðàçîì, ðèñ. 5 äàåò êà÷åñòâåííîå ïðåäñòàâ-
ëåíèå î ðàçëè÷èè ìàñøòàáîâ, â êîòîðûõ ìîæåò ïðî-
ÿâëÿòüñÿ äèññèïàòèâíûé âêëàä àíäðååâñêèõ ãèáðè-
äîâ èç-çà ðàññåÿíèÿ íà ïðèìåñÿõ ïðè õàðàêòåðíûõ
ðàçìåðàõ èíòåðôåéñîâ y, z l�� el (Nimp �� 1).
Äëÿ Fe ñ Texch � 103 Ê è Ni ñ Texch � 600 Ê çíà÷å-
íèå �* � 0,001 ìêì. Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî â íàøåì
ýêñïåðèìåíòå ñ lel � 0,01 ìêì (Fe) è lel ìêì� 1 (Ni)
ðåàëèçóåòñÿ ïðåäåëüíûé ñëó÷àé lel �� �* è l lL
el el� � .
Íà ðèñ. 5,á âèäíî, ÷òî ïðè y z l, *�� ��el � â íîð-
ìàëüíîì ñîñòîÿíèè èíòåðôåéñà äëèíå lel
� â ñëîå �*
îòâå÷àåò êðàò÷àéøåå ðàññòîÿíèå ìåæäó ïðèìåñüþ
è èíòåðôåéñîì, ò.å. l Lel
�
�� � �� �* ( )* . (Çàìåòèì,
÷òî ïðè ðàâíîâåðîÿòíîì ðàñïðåäåëåíèè ïðèìåñåé
âåðîÿòíîñòü íàéòè ïðèìåñü íà ëþáîì ðàññòîÿíèè îò
Ïðîÿâëåíèå êîãåðåíòíûõ è ñïèíçàâèñèìûõ ýôôåêòîâ â êîíäàêòàíñå ôåððîìàãíåòèêîâ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 4 429
e
h
h
e
F
�
l >>el
�
r
S
á
F
h
e
lel
�
a
S
S
SF
h
e
D
lel
�
>> lel
â
S
Ðèñ. 5. Ðàññåÿíèå àíäðååâñêèõ e—h ãèáðèäîâ è äëèíà èõ
êîãåðåíòíîñòè �* â íîðìàëüíîì ôåððîìàãíèòíîì ìåòàëëå
ïðè õàðàêòåðíûõ ðàçìåðàõ F/S èíòåðôåéñîâ, ïðåâûøàþ-
ùèõ lel: �* �� lel (à, á); �* �� lel (â). Ïîäðîáíîñòè — â
òåêñòå.
èíòåðôåéñà â êîíå÷íîì îáúåìå ñ õîòÿ áû îäíîé
ðàçìåðíîñòüþ, ïðåâûøàþùåé lel , ðàâíà åäèíèöå).
Ïåðåíîðìèðóÿ âûðàæåíèå (2) ñ çàìåíîé � íà �*, ïî-
ëó÷èì ôîðìóëó äëÿ îöåíêè ðàññìàòðèâàåìîãî êîãå-
ðåíòíîãî ýôôåêòà â ôåððîìàãíåòèêàõ èç èçìåðåíèé
íà äëèíå L:
�
�
�
�
�
�
�
R
R L
l
l
r
l
L
r
R
A
r
L
i
N
*
*
*
*
*
;
*
� �
� �
�
�
el
el
el
if
imp
1
Ri
�*.
(7)
Çäåñü � �* — óäåëüíàÿ ïðîâîäèìîñòü â ñëîå �*;
�Ri
* — ðåçóëüòàò e—h ðàññåÿíèÿ íà îäíîé ïðèìå-
ñè. Òàêèì îáðàçîì, âûðàæåíèå (7) ìîæåò ñëóæèòü
êðèòåðèåì íàáëþäàåìîñòè êîãåðåíòíîãî ýôôåêòà â
ôåððîìàãíåòèêàõ ðàçíîé ÷èñòîòû. Ïðè òî÷å÷íîì
Fe/In èíòåðôåéñå ñ lel
Fe � 0,01 ìêì èíòåðôåðåíöè-
îííîå óâåëè÷åíèå ñîïðîòèâëåíèÿ ñåãìåíòà Fe èçó-
÷åííîé äëèíû äîëæíî ñîñòàâëÿòü � �10 9 Îì, è ïðè
òîêå Iacdb
01, A, ïðè êîòîðîì ïðîâîäèëîñü èçìåðå-
íèå, íå ìîãëî áûòü îáíàðóæåíî íà ôîíå øóíòèðóþ-
ùåãî ýôôåêòà (ñì. êðèâûå 1 íà ðèñ. 3, 4). Â òî æå
âðåìÿ äëÿ ñðàâíèìîãî ïî ïëîùàäè òî÷å÷íîãî èíòåð-
ôåéñà Ni/In (ñ øóíòèðóþùèì ýôôåêòîì òîãî æå
ïîðÿäêà) �R * äîëæíî áûòü íà ïîðÿäîê áîëüøå,
÷òî è ñîãëàñóåòñÿ ñ íàáëþäàåìîé âåëè÷èíîé óâå-
ëè÷åíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ íèêåëÿ ñ lel
Ni � 1 ìêì (êðè-
âûå 2).
Ñðàâíåíèå ýôôåêòîâ â Ni äëÿ èíòåðôåéñîâ ðàç-
íîé ïëîùàäè òàêæå óáåæäàåò, ÷òî íàáëþäàåìûå ýô-
ôåêòû îòíîñÿòñÿ èìåííî ê òèïó ðàññìîòðåííîãî êî-
ãåðåíòíîãî ýôôåêòà. Ïîñêîëüêó ÷èñëî àíäðååâñêèõ
êàíàëîâ ïðîïîðöèîíàëüíî ïëîùàäè N/S èíòåðôåé-
ñà, òî ïðè èçìåðåíèÿõ íà îáðàçöàõ, îòëè÷àþùèõñÿ
òîëüêî ïëîùàäüþ èíòåðôåéñîâ Aif , äîëæíî âûïîë-
íÿòüñÿ � �R / R N /N A /Aw p
w p
w p
* * � �imp imp (èíäåê-
ñû p è w îòíîñÿòñÿ ñîîòâåòñòâåííî ê òî÷å÷íîìó è
øèðîêîìó èíòåðôåéñàì). Cðàâíåíèå ñêà÷êîâ íà êðè-
âûõ 2 è 3 (ðèñ. 3, 4) äàåò îòíîøåíèå R / Rw p = 70,
êîòîðîå ðàçóìíî ñîîòâåòñòâóåò îòíîøåíèþ A /Aw p �
= 25–100.
Òàêèì îáðàçîì, âåëè÷èíà è îñîáåííîñòè íàáëþ-
äàåìûõ ýôôåêòîâ, áåç ñîìíåíèÿ, èìåþò ïðÿìîå îò-
íîøåíèå ê îáñóæäàåìîìó êîãåðåíòíîìó ýôôåêòó,
òåì ñàìûì äîêàçûâàÿ ïðèíöèïèàëüíóþ âîçìîæ-
íîñòü åãî ïðîÿâëåíèÿ è íàáëþäåíèÿ â ôåððîìàã-
íåòèêàõ ïðè ñîîòâåòñòâóþùåì ïðèáîðíîì ðàç-
ðåøåíèè. Õîòÿ, â íåêîòîðîì ðîäå, ýòî ÿâëÿåòñÿ
ñþðïðèçîì, íî, êàê áûëî ïîêàçàíî, íå âûõîäèò çà
ðàìêè ïðèíÿòûõ ïðåäñòàâëåíèé î ìàñøòàáå äëèíû
êîãåðåíòíîñòè àíäðååâñêèõ âîçáóæäåíèé â ìåòàë-
ëàõ, îïðåäåëÿþùåì äèññèïàöèþ, è, ñëåäîâàòåëüíî,
íå ìîæåò ðàññìàòðèâàòüñÿ êàê ïðîÿâëåíèå ýôôåêòà
áëèçîñòè â ôåððîìàãíåòèêàõ.
3.2. Ýôôåêò àêêóìóëÿöèè ñïèíà
Ìàêðîñêîïè÷åñêàÿ òîëùèíà ôåððîìàãíåòèêîâ
ïîä èíòåðôåéñàìè ïîçâîëÿëà èññëåäîâàòü âêëàä
F/S èíòåðôåéñîâ â óñëîâèÿõ ïðîòåêàíèÿ òîêà ïåð-
ïåíäèêóëÿðíî èíòåðôåéñàì, ðåàëèçóåìûõ â âåòâè
îáðàçöà ñ èíäèåâîé ïåðåìû÷êîé ïðè ââîäå òîêà ÷å-
ðåç êîíòàêòû 5 è 6 (ðèñ. 2). Íà ðèñ. 6, êðèâàÿ 1, äëÿ
ñèñòåìû Fe ñ òî÷å÷íûìè èíòåðôåéñàìè ïîêàçàíî
òåìïåðàòóðíîå ïîâåäåíèå ðàçíîñòè ïîòåíöèàëîâ V1
è V2 íà êîíöàõ ó÷àñòêà cab óêàçàííîé âåòâè (ñì.
âñòàâêó à), U T V V Tcb( ) | | ( )�
1 2 , íîðìèðîâàííîé
íà òîê â ýòîé âåòâè. Êàê è â ñëó÷àå ñ íåìàãíèòíûì
ìåòàëëîì (ðèñ. 1, êðèâàÿ 2), òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñè-
ìîñòü ñîïðîòèâëåíèÿ U /I Tcb cabd ( ), âêëþ÷àþùåãî
ñîïðîòèâëåíèå âñåé îáëàñòè èíòåðôåéñà, ñàìà ïî
ñåáå íå äàåò ïðåäñòàâëåíèÿ î âîçìîæíûõ èçìåíåíè-
ÿõ â ðåçèñòèâíîì ïîâåäåíèè ñîáñòâåííî ôåððîìàã-
íåòèêà ïîä èíòåðôåéñîì ïðè ïåðåõîäå ñîñòîÿíèÿ
èíòåðôåéñà îò F/N ê F/S. ×òîáû ñóäèòü î òàêèõ
èçìåíåíèÿõ, èç êðèâîé 1 ñëåäîâàëî âû÷åñòü çàâèñè-
ìîñòè R T U /Iac ac cabd T
Fe ( ) [ ]� (êðèâàÿ 2) è R TIn ( )
èíäèåâîé ïåðåìû÷êè (íà âñòàâêå á). Ðåçóëüòàò âû-
÷èòàíèÿ Rp
if , îòíîñÿùèéñÿ ê îáëàñòè ôåððîìàãíåòè-
430 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 4
Þ.Í. Öçÿí, Î.Ã. Øåâ÷åíêî, Ð.Í. Êîëåíîâ
3,2 3,4 3,6 3,8 4,0
0
10
20
30
40 Fe/In
2
1
3,2 3,3 3,4 3,5
3,19
3,21
3,22
6
8
2
1 Fe/In
Fe
Fe
à b
c d
I I
V1
V2
R
,1
0
Î
ì
–
5
R
,1
0
Î
ì
–
5
R
,1
0
Î
ì
–
5
T, K
T, K
T, K
�Rif
p
a
In
á
In
15
10
5
0
3,2 3,6 4,0
Ðèñ. 6. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ñîïðîòèâëåíèé â
ñèñòåìå Fe—In ñ òî÷å÷íûìè F/In èíòåðôåéñàìè, èç-
ìåðåííûå â êîíôèãóðàöèè ñ òîêîì, íîðìàëüíûì ê èí-
òåðôåéñàì (âñòàâêà à). Âåðõíÿÿ ïàíåëü: 1 —
R T U /I Tcb cabd( ) ( )� ; 2 — R Tac( ); âñòàâêà á — ñîïðîòèâ-
ëåíèå ïåðåìû÷êè R TIn( ). Íèæíÿÿ ïàíåëü: ÷àñòü êðèâûõ
1 è 2 â óâåëè÷åííîì ìàñøòàáå; �Rp
if — óâåëè÷åíèå ñî-
ïðîòèâëåíèÿ òî÷å÷íîãî «èíòåðôåéñà» (ñïèí-ïîëÿðèçî-
âàííîé îáëàñòè ôåððîìàãíåòèêà âáëèçè êîíòàêòà) íèæå
Tc
In.
êà ïîä èíòåðôåéñîì, ïîêàçàí íà íèæíåé ïàíåëè.
Âèäíî, ÷òî îí ìíîãîêðàòíî ïðåâûøàåò êàê âêëàä
øóíòèðîâàíèÿ â ðàññìàòðèâàåìîé ñèñòåìå ïðè òî-
÷å÷íîé ãåîìåòðèè èíòåðôåéñîâ (ñì. êðèâóþ 1,
ðèñ. 3), òàê è âîçìîæíóþ âåëè÷èíó êîãåðåíòíîãî
ýôôåêòà, îöåíåííóþ â ïðåäûäóùåì ïóíêòå, è, ñëå-
äîâàòåëüíî, èìååò äðóãîå ïðîèñõîæäåíèå.
Àíàëîãè÷íûì îáðàçîì ïîâåäåíèå Rw
if èçó÷åíî
â îáðàçöå Ni c øèðîêèìè èíòåðôåéñàìè, íî â íå-
ñêîëüêî èíîé ïîñòàíîâêå èçìåðåíèé, èñêëþ÷àâøåé
íåîáõîäèìîñòü ó÷åòà ñîïðîòèâëåíèÿ ôåððîìàãíåòè-
êà çà ïðåäåëàìè îáëàñòåé ïîä èíòåðôåéñàìè. Èç-
ìåðÿëèñü òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ðàçíîñòåé
ïîòåíöèàëîâ ïî îáå ñòîðîíû îò èíòåðôåéñîâ
(ñì. âñòàâêó ê ðèñ. 7): U T V V Tab
1
11 12( ) | | ( )�
è
U T V V Tab
2
21 22( ) | | ( )�
. Íà ðèñ. 7 ïîêàçàíû ñîîò-
âåòñòâóþùèå çàâèñèìîñòè R T( ) (êðèâûå 1 è 2), ïî-
ëó÷åííûå íîðìèðîâàíèåì óêàçàííûõ ðàçíîñòåé ïî-
òåíöèàëîâ íà òîê â âåòâè cabd [ñì. (1)]. Ðàçíîñòü
èçìåðåííûõ òàêèì ñïîñîáîì êðèâûõ 1 è 2 ñëóæèò
ìåðîé ñîïðîòèâëåíèÿ Rw
if îáëàñòåé ôåððîìàãíåòèêà,
ïðèìûêàþùèõ ê ñâåðõïðîâîäÿùåìó «çåðêàëó».
Íà ðèñ. 8 â îòíîñèòåëüíûõ åäèíèöàõ ïðåä-
ñòàâëåíî òåìïåðàòóðíîå ïîâåäåíèå Rp
if äëÿ òî÷å÷-
íûõ èíòåðôåéñîâ Få/In (êðèâàÿ 1) è Rw
if äëÿ
øèðîêèõ èíòåðôåéñîâ Ni/In (êðèâàÿ 2) êàê
R /R R T R T /R Tc cif if if if
In
if
In� [ ( )— ( )] ( ). Èç âèäà
êðèâûõ ñëåäóåò, ÷òî ïðè ïåðåõîäå èíòåðôåéñîâ îò
ñîñòîÿíèÿ F/N ê ñîñòîÿíèþ F/S ñîïðîòèâëåíèå èí-
òåðôåéñîâ ñêà÷êîì óâåëè÷èâàåòñÿ, íî ïî ñðàâíå-
íèþ ñ óâåëè÷åíèåì, îáóñëîâëåííûì ðàíåå ðàññìîò-
ðåííûì êîãåðåíòíûì ýôôåêòîì, íà íåñðàâíèìî
áîëüøóþ âåëè÷èíó. Âèäíî òàêæå, ÷òî íåçàâèñèìî îò
ãåîìåòðèè èíòåðôåéñà ïîâåäåíèå R Tif ( ) êà÷åñòâåí-
íî ïîäîáíî â îáåèõ ñèñòåìàõ. Çíà÷åíèå R Tcif
In( ) —
ìèíèìàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå èíòåðôåéñà, êîòîðîå
äîñòèãàåòñÿ ïðè âûòåñíåíèè òîêà íà êðàÿ èíòåðôåé-
ñà â ñèëó ýôôåêòà Ìåéññíåðà. Âåëè÷èíû ïîëîæè-
òåëüíûõ ñêà÷êîâ ïî îòíîøåíèþ ê ýòîìó ñîïðîòèâëå-
íèþ, R /R T R /Rc F/S F/Nif if
In( ) � , ñîñòàâëÿþò
äëÿ Fe îêîëî 20 % (êðèâàÿ 1), à äëÿ Ni îêîëî 40%
(êðèâàÿ 2).
Ïîëó÷åííûå çíà÷åíèÿ áîëåå ÷åì íà ïîðÿäîê ïðå-
âûøàþò âêëàä â óâåëè÷åíèå ñîïðîòèâëåíèÿ ôåððî-
ìàãíåòèêîâ, ñâÿçàííûé ñ êîãåðåíòíûì âçàèìîäåéñò-
âèåì àíäðååâñêèõ âîçáóæäåíèé ñ ïðèìåñÿìè (êàê
áóäåò ïîêàçàíî íèæå, èç-çà íåñðàâíèìîñòè ïðî-
ñòðàíñòâåííûõ ìàñøòàáîâ, â êîòîðûõ îíè ïðîÿâëÿ-
þòñÿ). Ýòî ïîçâîëÿåò ðàññìàòðèâàòü óêàçàííûå ðå-
çóëüòàòû êàê ïðÿìîå ïðîÿâëåíèå ðàññîãëàñîâàíèÿ
ñïèíîâûõ ñîñòîÿíèé â ôåððîìàãíåòèêå è ñâåðõïðî-
âîäíèêå, ïðèâîäÿùåãî ê àêêóìóëÿöèè ñïèíà íà F/S
èíòåðôåéñàõ, óìåíüøàþùåé ïðîâîäèìîñòü ñèñòåìû
â öåëîì. Ìû ïîëàãàåì, ÷òî òàêîå óìåíüøåíèå ýêâè-
âàëåíòíî óìåíüøåíèþ ïðîâîäèìîñòè íåêîòîðîé îá-
ëàñòè ôåððîìàãíåòèêà ïîä èíòåðôåéñîì, åñëè îá-
ìåííîå ñïèíîâîå ðàñùåïëåíèå â ôåððîìàãíèòíîì
îáðàçöå ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ íà ìàñøòàá, íå ñëèøêîì
ìàëûé ïî îòíîøåíèþ ê ðàçìåðó ýòîé îáëàñòè. Äðó-
ãèìè ñëîâàìè, ñàìî ïî ñåáå ïðîÿâëåíèå ýôôåêòà
óæå ãîâîðèò î ñðàâíèìîñòè ðàçìåðîâ îáëàñòè ôåð-
ðîìàãíåòèêà, ïîçâîëÿþùèõ åãî íàáëþäàòü, ñ äëè-
íîé ñïèíîâîé ðåëàêñàöèè. Ñëåäîâàòåëüíî, íàáëþ-
Ïðîÿâëåíèå êîãåðåíòíûõ è ñïèíçàâèñèìûõ ýôôåêòîâ â êîíäàêòàíñå ôåððîìàãíåòèêîâ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 4 431
2,4 2,8 3,2 3,6 4,0 4,4
0
10
20
30
40
Ni/In
2
1
T, K
à b
c d
I I
V11 V12
V22V21
In
R
,1
0
Î
ì
–
7
�Rif
w
Ðèñ. 7. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ñîïðîòèâëåíèé â
ñèñòåìå Ni—In ñ øèðîêèìè F/In èíòåðôåéñàìè, èçìå-
ðåííûå â êîíôèãóðàöèè ñ òîêîì, íîðìàëüíûì ê èíòåð-
ôåéñàì (ñì. âñòàâêó): 1 — ñîïðîòèâëåíèå ïåðåìû÷êè
R TIn( ); 2 — R T R TwIn
if( ) ( )� ; �Rw
if — óâåëè÷åíèå ñîïðî-
òèâëåíèÿ øèðîêîãî «èíòåðôåéñà» (ñïèí-ïîëÿðèçîâàííîé
îáëàñòè ôåððîìàãíåòèêà âáëèçè êîíòàêòà) íèæå Tc
In.
0
50
100
150
200
250
300
350
2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2
–50
0
50
100
150
200
1
Fe/In
T, K
2
Ni/In
R
/R
(T
),
%
if
if
cIn
R
/R
(T
),
%
if
if
cIn
Ðèñ. 8. Ýôôåêò àêêóìóëÿöèè ñïèíà. Îòíîñèòåëüíûå
òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ðåçèñòèâíîãî âêëàäà ñïèí-
ïîëÿðèçîâàííûõ îáëàñòåé Fe è Ni âáëèçè èíòåðôåéñîâ ñ
ìàëîé (Fe/In) è áîëüøîé (Ni/In) ïëîùàäüþ.
äàåìûé íàìè ýôôåêò äîëæåí îòðàæàòü ðåçèñòèâíûé
âêëàä îáëàñòåé ôåððîìàãíåòèêîâ èìåííî òàêîãî
ìàñøòàáà. Íàëè÷èå ïîäîáíûõ íåðàâíîâåñíûõ îáëàñ-
òåé è âîçìîæíîñòü íàáëþäåíèÿ èõ ðåçèñòèâíûõ
âêëàäîâ ïðè ÷åòûðåõêîíòàêòíîé ñõåìå èçìåðåíèé
îáóñëîâëåíû «íåòî÷å÷íîñòüþ» ïîòåíöèàëüíûõ çîí-
äîâ (êîíå÷íîñòüþ èõ ïîïåðå÷íûõ ðàçìåðîâ). Êðîìå
òîãî, äàííûå ñâèäåòåëüñòâóþò, ÷òî ðàçìåðû òàêèõ
îáëàñòåé âáëèçè êàê Fe/S, òàê è Ni/S èíòåðôåéñîâ
â íàøèõ ýêñïåðèìåíòàõ ñðàâíèìû. Äåéñòâèòåëüíî,
çíà÷åíèå R /R/S /NNi Ni , ñîîòâåòñòâóþùåå, ñîãëàñíî
êîíôèãóðàöèè, âêëàäó òîëüêî íåðàâíîâåñíûõ îáëàñ-
òåé (âñòàâêà íà ðèñ. 7), è çíà÷åíèå R /R/S /NFe Fe ,
ïîëó÷åííîå èç êîíôèãóðàöèè, âêëþ÷àþùåé ôåððî-
ìàãíèòíûé ïðîâîäíèê äëèíîé, çàâåäîìî ïðåâûøàþ-
ùåé äëèíó ñïèíîâîé ðåëàêñàöèè (êàê íà âñòàâêå a ê
ðèñ. 6), ôàêòè÷åñêè îäíîãî ïîðÿäêà. Êðîìå òîãî, ñî-
ãëàñíî òåîðèè àêêóìóëÿöèè ñïèíà [5,18,19], îæè-
äàåìàÿ âåëè÷èíà èçìåíåíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ F/S èí-
òåðôåéñà â ýòîì ñëó÷àå ïîðÿäêà
�
�
� � � � � �
R
A
P
P
P /
F/S
s�
� � �� � � �
2
21—
;
( — ) ; .
(8)
(Çäåñü � s — äëèíà ñïèíîâîé ðåëàêñàöèè; P — êî-
ýôôèöèåíò ñïèíîâîé ïîëÿðèçàöèè ïðîâîäèìîñòè;
� � �, ,� � è À — ïîëíàÿ, ñïèíçàâèñèìûå ïðîâî-
äèìîñòè è ñå÷åíèå ôåððîìàãíèòíîãî ïðîâîäíèêà
ñîîòâåòñòâåííî.) Èñïîëüçóÿ ýòî âûðàæåíèå, ïîä-
ñòàâëÿÿ äàííûå äëÿ ãåîìåòðè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ
îáðàçöîâ è ïîëàãàÿ P PFe Ni� , ïîëó÷èì, ÷òî
� �s s/ / /( ) * ( )Fe S Ni S � 2. Ýòî äîïîëíèòåëüíî ïîä-
òâåðæäàåò ñðàâíèìîñòü ìàñøòàáîâ ñïèí-ôëèï äëè-
íû � s äëÿ Fe/S è � s* äëÿ Ni/S, óêàçûâàÿ, ÷òî
ðàçìåð íåðàâíîâåñíîé îáëàñòè, îïðåäåëÿþùèé âå-
ëè÷èíó íàáëþäàåíûõ ýôôåêòîâ äëÿ Fe/S è Ni/S
èíòåðôåéñîâ, íå áîëüøå (ðàâåí ó Fe) äëèí ñïèíî-
âîé ðåëàêñàöèè â êàæäîì èç ìåòàëëîâ. Â ýòîì ñëó-
÷àå, ñîãëàñíî (8), äëèíó ïðîâîäíèêîâ, ñ íîðìàëü-
íûì ñîïðîòèâëåíèåì êîòîðûõ íóæíî ñðàâíèâàòü
çíà÷åíèÿ RF/S , ñëåäóåò âçÿòü â òî÷íîñòè ðàâíîé
� s äëÿ Fe/S è � s* äëÿ Ni/S. Îòñþäà âûòåêàåò
îöåíêà êîýôôèöèåíòîâ ñïèíîâîé ïîëÿðèçàöèè ïðî-
âîäèìîñòè äëÿ êàæäîãî èç ìåòàëëîâ:
P R /R / R /RF/S F/N F/S F/N� �( ) [ ( )] 1 . (9)
Èñïîëüçóÿ íàøè äàííûå, ïîëó÷àåì PFe � 45% äëÿ
Fe è PNi � 50% äëÿ Ni, ÷òî ïðàêòè÷åñêè ñîâïàäàåò
ñî çíà÷åíèÿìè, ïîëó÷åííûìè èç äðóãèõ èñòî÷íèêîâ
[20]. Åñëè ïîä À â âûðàæåíèè (8) ïîíèìàòü ïëî-
ùàäü ïðîâîäíèêà ïîðÿäêà ïëîùàäè âõîæäåíèÿ òîêà
â ïåðåìû÷êó, ò.å. ïîðÿäêà ïðîèçâåäåíèÿ äëèíû
êîíòóðà èíòåðôåéñà íà øèðèíó ìåéñcíåðîâñêîãî
ñëîÿ, òî ãðóáàÿ îöåíêà äëèí ñïèíîâîé ðåëàêñàöèè â
èññëåäîâàííûõ ìåòàëëàõ â ñîîòâåòñòâèè ñ ïðåäïî-
ëîæåíèåì îá îäíîäîìåííîé íàìàãíè÷åííîñòè îáðàç-
öîâ äàñò çíà÷åíèÿ � s
Fe � 900 � è � s
Ni � 500 �. Ñðàâ-
íèâàÿ ýòè çíà÷åíèÿ ñ äëèíîé êîãåðåíòíîñòè â
ôåððîìàãíåòèêàõ �* � 10 �, âèäèì, ÷òî, õîòÿ êîãå-
ðåíòíûé ýôôåêò è ïðèâîäèò ê ïî÷òè 100%-ìó óâå-
ëè÷åíèþ ñîïðîòèâëåíèÿ, íî ïîñëåäíåå îòíîñèòñÿ ê
ñëîþ, òîëùèíà êîòîðîãî íà äâà ïîðÿäêà ìåíüøå
òîëùèíû ñëîÿ, îòâåòñòâåííîãî çà ïðîÿâëåíèå ýô-
ôåêòà àêêóìóëÿöèè ñïèíà, è ïîýòîìó íå çàòåíÿåò
ïîñëåäíèé ýôôåêò.
3.3. Øóíòèðóþùèé ýôôåêò
Íàøè ýêñïåðèìåíòû ïîêàçàëè, ÷òî îäíèì èç èñ-
òî÷íèêîâ íåàäåêâàòíîé èíôîðìàöèè î ôèçèêå ïðî-
öåññîâ â ïëåíî÷íûõ ôåððîìàãíèòíûõ îáðàçöàõ ïðè
êîíôèãóðàöèÿõ èçìåðåíèé, îõâàòûâàþùèõ èíòåð-
ôåéñû, ìîæåò áûòü ïëàíàðíàÿ ãåîìåòðèÿ ïîñëåä-
íèõ, ïðè êîòîðîé ñâåðõïðîâîäíèê, ÿâëÿÿñü ÷àñòüþ
ïîòåíöèàëüíîãî çîíäà, ïåðåêðûâàåò çàìåòíóþ ïëî-
ùàäü A îáðàçöà, òîëùèíà êîòîðîãî ñðàâíèìà ñ òîë-
ùèíîé ñâåðõïðîâîäíèêà. Ýòî äîëæíî ïðèâîäèòü ê
çàìåòíîìó ïðîÿâëåíèþ øóíòèðóþùåãî ýôôåêòà —
êàæóùåìóñÿ óâåëè÷åíèþ ïðîâîäèìîñòè èññëåäóåìî-
ãî ìåòàëëà. Ïðè ñðàâíèòåëüíî íåáîëüøèõ òîëùèíàõ
ïðîìåæóòî÷íîãî ñëîÿ ìåæäó ñâåðõïðîâîäíèêîì è
ïëåíêîé â èíòåðôåéñå-ñýíäâè÷å (î íàëè÷èè òàêîãî
ñëîÿ ñâèäåòåëüñòâóþò, íàïðèìåð, çàìåòíûå «íåøàð-
âèíîâñêèå» çíà÷åíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ áàðüåðîâ íà
ïëåíî÷íûõ ìåçîñêîïè÷åñêèõ èíòåðôåéñàõ) íåèç-
áåæíîå ïàäåíèå ñîïðîòèâëåíèÿ ñèñòåìû, îáóñëîâ-
ëåííîå øóíòèðîâàíèåì, äîëæíî áûòü ïîðÿäêà
R/R A/A� , êîòîðîå ÷àñòî è íàáëþäàåòñÿ [2,3]. Â
ýêñïåðèìåíòàõ ñ òàêèìè èíòåðôåéñàìè, äàæå óäà-
ëåííûìè îò îñíîâíîãî êàíàëà òîêà (òèïè÷íàÿ êîí-
ôèãóðàöèÿ èçìåðåíèé «íåëîêàëüíîãî» ñîïðîòèâëå-
íèÿ [21]), òàêæå ìîæåò ïðîÿâëÿòüñÿ ýôôåêò
øóíòèðîâàíèÿ. Ðåàëüíîñòü òàêîé ñèòóàöèè ïðÿìî
âûòåêàåò èç êàðòèíû ðàñïðåäåëåíèÿ ïîòåíöèàëà â
îòâåòâëåíèÿõ, ðàçìåðû êîòîðûõ â ìåçîñêîïè÷åñêèõ
îáðàçöàõ ñîïîñòàâèìû ñ ðàçìåðàìè îñíîâíûõ êàíà-
ëîâ òîêà. Ýòî ðàñïðåäåëåíèå, êàê èçâåñòíî, ïîä÷è-
íÿåòñÿ óðàâíåíèþ Ëàïëàñà (ñì., íàïðèìåð, [22]),
ðåøåíèåì êîòîðîãî äëÿ òîêà íà N/S èíòåðôåéñå â
îòâåòâëåíèè äëèíîé L ñ òåìè æå øèðèíîé è òîëùè-
íîé, êàê è ó îñíîâíîé öåïè ñ òîêîì, áóäåò âûðàæå-
íèå âèäà [23]
j x j x
x
x
x x
x
( ) ( ) exp
—
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
��
�
�
��
�
�
�
�
�
0
0
0
04
�
,
ãäå x0 — íà÷àëî îòâåòâëåíèÿ, îòñ÷èòàííîå îò èí-
æåêòîðà òîêà, x x L0
.  îáðàçöàõ ìåçîñêîïè÷å-
ñêèõ ðàçìåðîâ ýòîò âêëàä äîñòàòî÷íî âåëèê èç-çà
432 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 4
Þ.Í. Öçÿí, Î.Ã. Øåâ÷åíêî, Ð.Í. Êîëåíîâ
ìàëûõ õ. Â ðåçóëüòàòå â ãåòåðîñèñòåìàõ ñî ñâåðõ-
ïðîâîäíèêîì ïðè ïåðåõîäå ê N/S (â ÷àñòíîñòè, ê
F/S) ðåæèìó ìîãóò ïðîÿâëÿòüñÿ ñðàçó íåñêîëüêî
êîíêóðèðóþùèõ ìåõàíèçìîâ, óñëîæíÿþùèõ, âîîá-
ùå ãîâîðÿ, âûäåëåíèå èíòåðåñóþùèõ ýôôåêòîâ.
Îäèí èç íèõ ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ èçìåðÿåìîé
ðàçíîñòè ïîòåíöèàëîâ íà ìàñøòàáå äëèíû e—h êî-
ãåðåíòíîñòè â íåñâåðõïðîâîäÿùåé ÷àñòè ñèñòåìû,
âòîðîé — ê óìåíüøåíèþ ýòîé ðàçíîñòè èç-çà øóí-
òèðîâàíèÿ (ïîâåäåíèå, ïîäîáíîå íàáëþäàåìîìó â
[21]). Íàêîíåö, â ñëó÷àå F/S cèñòåì åùå îäèí ìå-
õàíèçì, óâåëè÷èâàþùèé ñîïðîòèâëåíèå ñèñòåìû,
îáóñëîâëåí ðàññîãëàñîâàíèåì íà F/S èíòåðôåéñå
ñïèí-ïîëÿðèçîâàííîãî òîêà â ìàãíåòèêå è ñèíãëåò-
íîãî òîêà êóïåðîâñêèõ ïàð â ñâåðõïðîâîäíèêå (ýô-
ôåêò àêêóìóëÿöèè ñïèíà [18,19]).
Ñðàâíåíèå ðåçóëüòàòîâ íàøåãî ýêñïåðèìåíòà äëÿ
òî÷å÷íûõ (ðèñ. 3, 4, 6) è øèðîêèõ (ðèñ. 3, 4, 7) êîí-
òàêòîâ îò÷åòëèâî ïîêàçûâàåò ìàñøòàá ýôôåêòà øóí-
òèðîâàíèÿ, ñâÿçàííûé ñ îòâåòâëåíèåì ÷àñòè òîêà â
ñâåðõïðîâîäÿùèé çîíä íà ïåðåêðûòèè. Ïðè ìàëûõ
óïðóãèõ äëèíàõ ñâîáîäíîãî ïðîáåãà (êàê ó íàíî-
ñòðóêòóð) îí ñïîñîáåí, â ÷àñòíîñòè, ïðåîáëàäàòü
íàä êîãåðåíòíûì ýôôåêòîì (êðèâàÿ 1, ðèñ. 3).
Âêëàä øóíòèðîâàíèÿ ìîã áûòü äîñòàòî÷íî òî÷íî ó÷-
òåí ëèøü â ñèëó èñïîëüçîâàíèÿ íàìè äâóñëîéíûõ
èíòåðôåéñîâ ñ ïðîçðà÷íîñòüþ, áëèçêîé ê åäèíèöå.
 ãåîìåòðèè òðåõñëîéíîãî ñýíäâè÷à (â ïëàíàðíûõ
íàíîñòðóêòóðàõ), ãäå, êàê ïðàâèëî, ñîïðîòèâëåíèå
ïðîìåæóòî÷íîãî ñëîÿ ìåíüøå ñîïðîòèâëåíèÿ íîð-
ìàëüíîãî ìåòàëëà, íî áîëüøå ñîïðîòèâëåíèÿ ñëîÿ
ñâåðõïðîâîäíèêà, øóíòèðóþùèé ýôôåêò ìîæåò,
ïî-âèäèìîìó, ïðåîáëàäàòü íàä ëþáûìè ýôôåêòàìè
â ïðîâîäèìîñòè ñîáñòâåííî èññëåäóåìîãî ìåòàëëà.
Ïîýòîìó ìû èññëåäîâàëè îáðàçöû ìåòàëëîâ ìàêðî-
ñêîïè÷åñêîé òîëùèíû ñî ñëîåì ñâåðõïðîâîäíèêà íà
èíòåðôåéñàõ íåñðàâíèìî ìåíüøåé òîëùèíû. Êàê
ñëåäóåò, íàïðèìåð, èç âèäà êðèâîé 3 íà ðèñ. 3, ïðè
òàêîé ãåîìåòðèè ýôôåêò øóíòèðîâàíèÿ, õîòÿ è ïðî-
ÿâëÿåòñÿ, íî îêàçûâàåòñÿ ñðàâíèìûì ñ ýôôåêòîì
èíòåðôåðåíöèîííîãî óìåíüøåíèÿ ïðîâîäèìîñòè èñ-
ñëåäóåìîãî ìåòàëëà â îáëàñòè ñâåðõïðîâîäÿùåãî ïå-
ðåõîäà, ïðåâûøàÿ ïîñëåäíèé íå áîëåå ÷åì â äâà
ðàçà. Òîëüêî â ãðÿçíîì ôåððîìàãíåòèêå îí ìîæåò
ïîëíîñòüþ ïîäàâèòü ïðîÿâëåíèå êîãåðåíòíîãî ýô-
ôåêòà, êàê â òî÷å÷íîé ãåîìåòðèè F/S èíòåðôåéñà
(êðèâûå 1, ðèñ. 3, 4).
4. Âûâîäû
Èññëåäîâàíû êîãåðåíòíûå è ñïèíçàâèñèìûå ýô-
ôåêòû â êîíäàêòàíñå ìàêðîñêîïè÷åñêèõ ãåòåðî-
ñèñòåì ìàãíåòèê (Fe, Ni)—ñâåðõïðîâîäíèê (In).
Âïåðâûå, íà ïðèìåðå íèêåëÿ, äîêàçàíà âîçìîæíîñòü
íàáëþäåíèÿ ïðè äîñòàòî÷íîì ðàçðåøåíèè õàðàêòåð-
íîãî êîãåðåíòíîãî ýôôåêòà â ïðîâîäèìîñòè äîñòà-
òî÷íî ÷èñòûõ ôåððîìàãíåòèêîâ, ñîñòîÿùåãî â èí-
òåðôåðåíöèîííîì óìåíüøåíèè ïðîâîäèìîñòè â ìàñ-
øòàáå âåñüìà ìàëîé äëèíû êîãåðåíòíîñòè àíäðååâ-
ñêèõ e—h ãèáðèäîâ. Ïîêàçàíî, ÷òî ýòà äëèíà íå
ïðåâûøàåò äëèíó êîãåðåíòíîñòè, îöåíèâàåìóþ ñ ïî-
ìîùüþ êâàçèêëàññè÷åñêîé òåîðèè äëÿ ôåððîìàãíèò-
íûõ ìåòàëëîâ ñ áîëüøîé îáìåííîé ýíåðãèåé. Ýòî
îáñòîÿòåëüñòâî äåëàåò íåñîñòîÿòåëüíûì ïðåäïîëî-
æåíèå î âîçìîæíîñòè ñóùåñòâîâàíèÿ â îáû÷íûõ
óñëîâèÿõ (ïðè òèïè÷íîé ÷èñòîòå ìåòàëëîâ) äàëüíî-
äåéñòâóþùåãî ýôôåêòà áëèçîñòè â ôåððîìàãíåòè-
êàõ, ïðåäïîëàãàþùåãî íàëè÷èå êîãåðåíòíûõ êîð-
ðåëÿöèé äëÿ âîçáóæäåíèé ñ ýíåðãèåé � � T è ïðîòè-
âîïîëîæíûìè ñïèíàìè íà ðàññòîÿíèÿõ, òèïè÷íûõ
äëÿ íåìàãíèòíûõ ìåòàëëîâ.
Ïîëó÷åíû äîïîëíèòåëüíûå äîêàçàòåëüñòâà àê-
êóìóëÿöèè ñïèíà íà F/S èíòåðôåéñàõ, îáóñëîâ-
ëåííîé îñîáåííîñòÿìè àíäðååâñêîãî îòðàæåíèÿ â
óñëîâèÿõ ïîëÿðèçàöèè òîêà â ôåððîìàãíåòèêå.
(Ê àíàëîãè÷íîìó çàêëþ÷åíèþ ïðèâîäÿò, â ÷àñòíî-
ñòè, ýêñïåðèìåíòû íà ñèñòåìå Ni/Al ñóáìèêðîííîãî
ðàçìåðà [24].)
1. S. Gu�ron, H. Pothier, Norman O. Birge, D. Esteve,
and M.H. Devoret, Phys. Rev. Lett. 77, 3025 (1996).
2. V.T. Petrashov, I.A. Sosnin, I. Cox, A. Parsons, and
C. Troadec, Phys. Rev. Lett. 83, 3281 (1999).
3. M. Giroud, K. Hasselbach, H. Courtois, D. Mailly,
and B. Pannetier, Eur. Phys. J. B31, 103 (2003).
4. Ï. Äå Æåí, Ñâåõïðîâîäèìîñòü ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ,
Ìèð, Ìîñêâà (1968) [P.G. De Gennes, Superconduc-
tivity of Metals and Alloys, W.A. Benjamin, Inc.,
New York–Amsterdam (1966)].
5. W. Belzig, A. Brataas, Yu.V. Nazarov, and G.E.W.
Bauer, Phys. Rev. B62, 9726 (2000).
6. B.Y. Jin and J.B. Ketterson, Adv. Phys. 38, 189
(1989).
7. M.J.M. de Jong and C.W.J. Beenakker, Phys. Rev.
Lett. 74, 1657 (1995).
8. F.S. Bergeret, A.F. Volkov, and K.B. Efetov, Phys.
Rev. Lett. 86, 4096 (2001); Phys. Rev. B64, 134506
(2001).
9. A. Kadigrobov, R.I. Shekhter, and M. Jonson, Euro-
phys. Lett. 54, 394 (2001); ÔÍÒ 27, 1030 (2001).
10. E.A. Koshina and V.N. Krivoruchko, Phys. Rev. B63,
224515 (2001).
11. Þ.Í. Öçÿí, Î.Ã. Øåâ÷åíêî, ÆÝÒÔ 113, 1064
(1998); ÔÍÒ 25, 432 (1999).
12. J. Herath and D. Rainer, Physica C161, 209 (1989).
13. A.M. Êàäèãðîáîâ, ÔÍÒ 19, 943 (1993).
14. G.E. Blonder, M. Tinkham, and T.M. Klapwijk,
Phys. Rev. B25, 4515 (1982).
15. C.J. Lambert and R. Raimondi, J. Phys.: Condensed
Matter 10, 901 (1998).
16. Þ.Í. Öçÿí, ÏÒÝ 1, 202 (1985).
17. Þ.Í. Öçÿí, Ïèñüìà â ÆÝÒÔ 71, 481 (2000).
Ïðîÿâëåíèå êîãåðåíòíûõ è ñïèíçàâèñèìûõ ýôôåêòîâ â êîíäàêòàíñå ôåððîìàãíåòèêîâ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 4 433
18. V.I. Fal’ko, A.F. Volkov, and C.J. Lambert,
Pis’ma v Zh. Eksp. Teor. Fiz. 69, 497 (1999)
[cond-mat/9901057].
19. F.J. Jedema, B.J. van Wees, B.H. Hoving, A.T. Filip,
and T.M. Klapwijk, Phys. Rev. B60, 16549 (1999)
[cond-mat/9901323].
20. R.J. Soulen, Jr., J.M. Byers, M.S. Osofsky, B. Nad-
gorny, T. Ambrose, S.F. Cheng, P.R. Broussard, C.T.
Tanaka, J. Nowak, J.S. Moodera, A. Barry, and
J.M.D. Coey, Science 282, 85 (1998).
21. D. Beckmann, H.B. Weber, and H. v. Lohneysen,
Phys. Rev. Lett. 93, 197003 (2004).
22. J.A. Delaney and A.B. Pippard, Repts. Progr. Phys.
35, 677 (1972).
23. B.È. Ñìèðíîâ, Êóðñ âûñøåé ìàòåìàòèêè, Íàóêà,
Ìîñêâà (1974), ò. II, ãë. VII; Ã. Äæåôôðèñ, Á.
Ñâèðëñ, Ìåòîäû ìàòåìàòè÷åñêîé ôèçèêè, Ìèð,
Ìîñêâà (1970), âûï. 3 [H. Jeffreys and B. Swirles,
Methods of Mathematical Physics, Univ. Press, Cam-
bridge (1966)].
24. J. Aumentado and V. Chandrasekhar, Phys. Rev. B64,
054505 (2001).
Manifestation of coherent and spin-dependent
effects in conductance of ferromagnets adjacent
to a superconductor
Yu.N. Chiang, O.G. Shevchenko, and R.N. Kolenov
We investigate electrotransport in macro-
scopic ferromagnets (F) Fe and Ni in the pres-
ence of F/In interfaces of varying area. The
measurements were performed in two configura-
tions, with dc current flowing along the inter-
face and perpendicular to it. It is revealed that
the superconducting (S) transition of In is ac-
companied by a rise in the ferromagnet resis-
tance. In the former configuration, the resistance
of the region between the potential probes
(superconducting «mirrors») is changed. This
change is of the order of a typical weak-localiza-
tion contribution into the ferromagnet conduc-
tivity from the subgap singlet excitations ap-
pearing due to Andreev reflection in case of a
macroscopic separation between the «mirrors»,
along the coherence length characteristic of the
metals with a great difference in energy disper-
sion of spin subbands. In the latter configura-
tion, where the F/S interface conductivity is
measured too, the nonequilibrium resistive con-
tribution from the interface is studied, the con-
tribution being associated with the spin polari-
zation of the under interface region of the
ferromagnet. The increase in the resistance ob-
served corresponds to the theoretically predicted
change in the resistance of a single-domain re-
gion with spin-polarized electrons due to the
spin accumulation at the F/S interface under re-
stricted Andreev reflections. The current pola-
rization and coherence length in the exchange
field for Fe and Ni as well as the lower limit of
the spin-relaxation length in the samples investi-
gated are obtained from the experimental data.
PACS: 72.25.Mk Spin transport through inter-
faces;
74.45.+c Proximity effects; Andreev ef-
fect; SN and SNS junctions.
Keywords: F/S interface, spin accumulation,
Andreev reflection, superconducting coherence
length.
434 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 4
Þ.Í. Öçÿí, Î.Ã. Øåâ÷åíêî, Ð.Í. Êîëåíîâ
|