Научная тема: «НЕОДНОРОДНЫЕ СОСТОЯНИЯ И ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ГИБРИДНЫХ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ СИСТЕМАХ»
Специальность: 01.04.07
Год: 2015
Отрасль науки: Физико-математические науки
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  1. Взаимодействие вихрей в тонких пленках слоистого сверхпроводника в наклонном относительно нормали к слоям магнитном поле определяется конкуренцией двух дальнодействующих эффектов: отталкивания, из-за полей рассеяния вихрей вне пленки (эффект Пирла), и притяжения из-за наклона вихревых линий или из-за деформации вихревой нити при взаимодействии с продольными слоям вихрями Джозефсона в режиме пересекающихся решеток вихрей.
  2.  Взаимное отталкивание вихрей на достаточно больших расстояниях из-за эффекта Пирла препятствует формированию в тонкой пленке слоистого сверхпроводника плотных цепочек наклонных или деформированных вихревых нитей с "бесконечным" числом вихрей в цепочке.
  3. В тонкой пленке слоистого сверхпроводника в наклонном магнитном поле возможно образование нового типа вихревых структур: (i) вихревых кластеров (молекул), представляющих собой цепочку вихревых нитей с небольшим числом N = 2, 3,... вихрей в цепочке; (ii) деформированных решеток вихрей с несколькими квантами магнитного потока в элементарной ячейке.
  4. В спектре подщелевых квазичастичных возбуждений в вихре Абрикосова, захваченном цилиндрической полостью с радиусом меньшим длины когерентности при нулевой температуре ξ0, возникает минищель в окрестности уровня Ферми, где состояния квазичастиц отсутствуют. Величина минищели существенно превышает расстояние между соседними уровнями спектра из-за дискретности орбитального момента /i и растет при увеличении радиуса полости, приближаясь в значению сверхпроводящей щели ∆0.
  5. С микроскопической точки зрения, депиннинг (срыв) вихря Абрикосова из цилиндрической непроводящей полости сопровождается качественной перестройкой спектра подщелевых возбуждений для квазичастиц в коре вихря, при которой происходит разрушение минищели в окрестности уровня Ферми и формируется непрерывная аномальная ветвь спектра.
  6. В диффузной гибридной структуре сверхпроводник-ферромагнетик с неод-носвязной геометрией обменное взаимодействие способствует переходу из нормального состояния в сверхпроводящее с отличным от нуля орбитальным моментом L, приводит к нарушению строгой периодичности осцилляций Литтла-Паркса ТС(Н) и смешению основного максимума на зависимости ТС(Н) в область ненулевых значений внешнего магнитного поля Н.
  7. Композитная среда (метаматериал), состоящая из сверхпроводящих гранул, размещенных регулярно или случайно в матрице ферромагнитного металла, с характерным размером гранул порядка длины затухания сверхпроводящих корреляций в ферромагнетике, представляет собой распределенную сеть 0 и π джозефсоновских слабых связей, которая обладает внутренней фрустрацией, зависящей от температуры гибридной системы.
  8. Фазовый переход первого рода между 0 и Π сверхпроводящими состояниями трехслойной гибридной SFS структуры с тонкими сверхпроводящими слоями сопровождается заметным скачком сверхпроводящего параметра порядка при изменении температуры Т системы, что приводит к резкому ухудшению экранирующих свойств гибридной структуры, наблюдавшееся в экспериментах.
  9. Размерные эффекты подавляют квантовые осцилляции критической температуры перехода Тс сверхпроводящих и сверхтекучих Ферми систем в неоднородные состояния типа Ларкина-Овчинникова-Фульде-Феррелла (ЛОФФ), отличающиеся значением орбитального момента L, при изменении энергии Зеемана в сверхпроводниках или разбаланса населенностей Ферми газа.
  10. Сильное влияние одиночной ферромагнитной частицы на свойства короткого джозефсоновского перехода с поперечной (overlap) геометрией объясняется формированием в одном из электродов контакта пары вихрей Абрикосова противоположного направления, которые создают фазовую неоднородность на масштабе размера пары вихрь-антивихрь, изменяющую основное состояние контакта. Это позволяет создать на основе такой гибридной структуры джозефсоновский контакт с равновесным значением разности фаз в основном состоянии равным 7Г (7Г-контакт).
  11. Периодическая модуляция джозефсоновской разности фаз, создаваемая массивом однодоменных ферромагнитных частиц, в коротком джозефсоновском переходе приводит к появлению дополнительных резонансных пиков на зависимости критического тока контакта Ic(Н), когда поток внешнего поля Н через элементарную ячейку магнитной подсистемы, равен целому числу квантов магнитного потока Фо.
  12. Периодическое изменение направления эффективного обменного поля вдоль произвольной квазиклассической траектории, возникающее из-за отражений квазичастиц от свободной поверхности ферромагнетика, обеспечивает "брэгговскую" селекцию траекторий, для которых деструктивная интерференция различных лучей отсутствует. Это может служить причиной даль-нодействующего синглетного джозефсоновского транспорта в тонком однородно намагнитченном ферромагнитном слое с баллистическим типом проводимости, эффективное обменное поле в котором зависит от направления импульса квазичастицы из-за спин-орбитального взаимодействия.
  13. Формирование в центральной части однородного ферромагнитного канала мелкомасштабной неоднородности обменного поля h, которая вызывает рассеяние квазичастиц с изменением спиновой структуры синглетной куперовской пары на противоположную по отношению к исходному обменному полю, подавляет деструктивную фазовую интерференция волновых функций квазичастиц при усреднении по различным траекториям и обеспечивает эффективный способ управления синглетным дальнодействующим джозефсо-новским транспортом в баллистических гибридных SFS структурах.
Список опубликованных работ
A1. Самохвалов, А. В. Свойства джозефсоновских переходов в неоднородном поле ферромагнитных частиц / А. В. Самохвалов, С. Н. Вдовичев, Б. А. Грибков и др. // Письма в ЖЭТФ. - 2012. - Т. 95. - С. 113-123.

A2. Pompeo, N. Thermodynamic nature of the 0-тг quantum transition in supercon-ductor/ferromagnet/superconductor trilayers / N. Pompeo, K. Torokhtii, C. Cir-illo et al. // Phys. Rev. B. - 2014. - Vol. 90. - P. 064510.

A3. Buzdin, A. Crossover between magnetic vortex attraction and repulsion in thin films of layered superconductors / A. Buzdin, A. Mel’nikov, A. Samokhvalov et al. // Phys. Rev. B. - 2009. - Vol. 79. - P. 094510.

A4. Samokhvalov, A. Crossover between magnetic vortex attraction and repulsion in thin films of layered superconductors / A. Samokhvalov, D. Savinov, A. Mel’nikov, A. Buzdin // Phys. Rev. B. - 2010. - Vol. 82. - P. 104511.

A5. Samokhvalov, A. Attraction between pancake vortices and vortex molecules formation in the crossing lattices in thin films of layered superconductors / A. Samokhvalov, A. Mel’nikov, A. Buzdin // Phys. Rev. B. - 2012. - Vol. 85. - P. 184509.

A6. Buzdin, A. Vortex Molecules in Thin Films of Layered Superconductors / A. Buzdin, A. Mel’nikov, A. Samokhvalov // J. Supercond. Nov. Magn. — 2013. — Vol. 26. — P. 2853—-2857.

A7. Mel’nikov, A. S. Electronic structure of vortices pinned by columnar defects / A. S. Mel’nikov, A. V. Samokhvalov, M. N. Zubarev // Phys. Rev. B. — 2009. — Vol. 79. — P. 134529.

A8. Mel’nikov, A. S. Abrikosov vortex escape from a columnar defect as a topological electronic transition in vortex core / A. S. Mel’nikov, A. V. Samokhvalov // Письма в ЖЭТФ. — 2011. — Т. 94. — С. 823–827.

A9. Mel’nikov, A. Topological Electronic Transitions in Vortex Cores in Type-II Superconductors / A. Mel’nikov, A. Samokhvalov, M. Silaev // J. Supercond. Nov. Magn. — 2013. — Vol. 26. — P. 2847–2850.

A10. Samokhvalov, A. V. Vortex States Induced by Proximity Effect in Hybrid Ferromagnet-Superconductor Systems / A. V. Samokhvalov, A. Mel’nikov, A. Buzdin // Phys. Rev. B. — 2007. — Vol. 76. — P. 184519.

A11. Samokhvalov, A. V. Little–Parks oscillations in hybrid ferromagnet–supercon-ductor systems / A. V. Samokhvalov, A. Mel’nikov, P. Ader, A. Buzdin // Phys. Rev. B. — 2009. — Vol. 79. — P. 174502.

A12. Samokhvalov, A. V. Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov states and quantum oscillations in mesoscopic superconductors and superfluid ultracold Fermi gases / A. V. Samokhvalov, A. Mel’nikov, A. Buzdin // Phys. Rev. B. — 2010. — Vol. 82. — P. 174514.

A13. Samokhvalov, A. V. Josephson current and π-state in a ferromagnet with embedded superconducting nanoparticles / A. V. Samokhvalov, A. Buzdin // Su-percond.Sci.Technol. — 2011. — Vol. 24. — P. 024003.

A14. Samokhvalov, A. Quantum Oscillations and π-states in Multiply Connected Ferromagnet-Superconductor Hybrids / A. Samokhvalov, A. Mel’nikov, A. Buzdin // J. Supercond. Nov. Magn. — 2013. — Vol. 26. — P. 2851–2852.

A15. Fraerman, A. A. Commensurability effects in overlap Josephson junctions coupled with a magnetic dots array / A. A. Fraerman, S. A. Gusev, Y. N. Nozdrin et al. // Phys. Rev. B. — 2006. — Vol. 73. — P. 100503.

A16. Vdovichev, S. N. Properties of Josephson junctions in the inhomogeneous magnetic field of a system of ferromagnetic particles / S. N. Vdovichev, B. A. Gribkov, S. A. Gusev et al. // JMMM. — 2006. — Vol. 300. — P. 202–205.

A17. Самохвалов, А. В. Максимальный сверхток джозефсоновского перехода в поле магнитных частиц / А. В. Самохвалов // Письма в ЖЭТФ. — 2003. — Т. 78. — С. 822–826.

A18. Самохвалов, А. В. Эффекты соизмеримости в туннельном джозефсоновском переходе в поле массива магнитных частиц / А. В. Самохвалов // ЖЭТФ. — 2007. — Т. 131. — С. 500–510.

A19. Samokhvalov, A. V. Current-phase relation in a Josephson junction coupled with a magnetic dot / A. V. Samokhvalov // Phys. Rev. B. — 2006. — Vol. 80. — P. 134513.

A20. Fraerman, A. A. Magnetization controlled effects in overlap Josephson junctions coupled with submicron magnetic dots / A. A. Fraerman, B.A.Gribkov, S. A. Gu-sev et al. // J. of Physics: Conference Series. — 2008. — Vol. 97. — P. 012233.

A21. Mel’nikov, A. S. Interference Phenomena and Long-Range Proximity Effect in Clean Superconductor–Ferromagnet Systems / A. S. Mel’nikov, A. V. Samokhvalov, S. M. Kuznetsova, A. I. Buzdin // Phys. Rev. Lett. — 2012. — Vol. 109. — P. 237006.

A22. Samokhvalov, A. V. Stimulation of a Singlet Superconductivity in SFS Weak Links by Spin-Exchange Scattering of Cooper Pairs / A. V. Samokhvalov, A. I. Buzdin, R. I. Shekhter // Scientific Reports. — 2014. — Vol. 4. — P. 05671.