| Περίληψη |
Σε αυτή τη διατριβή μελετούμε βραχείες σιδηρομαγνητικές επαφές Josephson με ανομοιογενή μαγνήτιση. Τα υπεραγώγιμα ηλεκτρόδια είναι συμβατικού τύπου και οι μαγνητίσεις των ενδιάμεσων στρωμάτων μπορούν να έχουν αυθαίρετο σχετικό προσανατολισμό. Ο σιδηρομαγνητισμός των ενδιάμεσων στρωμάτων αντιμετωπίζεται στα πλαίσια
του μοντέλου Stoner. Θεωρούμε επίσης ότι οι επαφές που μελετάμε βρίσκονται στο βαλιστικό όριο, δηλαδή δεν λαμβάνουμε υπόψη μας συστήματα που περιέχουν ατέλειες.
Το βασικό μας μοντέλο είναι αυτό των Blonder-Tinkham-Klapwijk και οι εξισώσεις που το διέπουν είναι οι εξισώσεις Bogoliubov-de Gennes. Στη θεωρητική μας μελέτη θεωρούμε τις παραμέτρους τάξης του συστήματος, υπεραγώγιμης και σιδηρομαγνητικής, αυτοσυνεπώς καθορισμένες, ενώ στους αριθμητικούς υπολογισμούς μας θεωρούμε ότι
αυτές έχουν τις ομογενείς τιμές τους, μέσα στα όρια του κάθε στρώματος.
Δίνουμε ιδιαίτερη έμφαση στη μελέτη των συντελεστών σκέδασης των μονοσωματιδιακών διεγέρσεων μέσα στην επαφή, καθώς αυτοί συνδέονται με το υπερρεύμα μέσω
του τύπου των Furusaki-Tsukada. Συνδέουμε τους συντελεστές σκέδασης με στοιχεία
του Τ-πίνακα μεταξύ στάσιμων καταστάσεων σκέδασης των ασυμπτωτικών χαμιλτονιανών και, αξιοποιώντας αυτή τη σύνδεση, αποδεικνύουμε διάφορες σχέσεις συμμετρίας
για τους συντελεστές σκέδασης. Αυτές με τη σειρά τους αξιοποιούνται, μέσω του τύπου
των Furusaki-Tsukada, για την απόδειξη ιδιοτήτων συμμετρίας της σχέσης υπερρεύματος φάσης (CPR). Κεντρικό μας συμπέρασμα είναι ότι υπερρεύμα σε μηδενική διαφορά
φάσης δεν μπορεί να υπάρξει, αν οι μαγνητίσεις του συστήματος είναι συνεπίπεδα διανύσματα.
Στη θεωρητική μας μελέτη, καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι ο ορισμός του Τ-πίνακα στο σύστημα της επαφής Josephson, που χαρακτηρίζεται από γενικά διαφορετικές ασυμπτωτικές χαμιλτονιανές, είναι ανάλογος με τον ορισμό του Τ-πίνακα σε κβαντικά συστήματα με πολλά κανάλια σκέδασης. Επίσης αποδεικνύουμε μια σχέση για το υπερρεύμα, που το σχετίζει με τον πίνακα των συνθηκών συρραφής του συστήματος.
Ακόμη επεκτείνουμε μία μέθοδο υπολογισμού της συνάρτησης Green σε μονοδιάστατα συστήματα, που βασίζεται στις αναλυτικές επεκτάσεις σε μιγαδική ενέργεια των γραμ-
μικώς ανεξάρτητων λύσεων των εξισώσεων Bogoliubov-de Gennes.
Στους αριθμητικούς υπολογισμούς μας, με τη χρήση του μη αυτοσυνεπούς μοντέλου, μελετούμε επαφές με ένα ενδιάμεσο σιδηρομαγνητικό στρώμα και σπιν ενεργές ενδοεπιφάνειες. Καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι η εμφάνιση υπερρεύματος για μηδενική διαφορά φάσης είναι επακόλουθο του μη συνεπίπεδου των μαγνητίσεων της επαφής. Επίσης καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι, σε μονοδιάστατες επαφές, το κρίσιμο
υπερρεύμα μειώνεται απότομα στο μηδέν στο ημιμεταλλικό όριο και όταν η γεωμετρία
των μαγνητίσεων δεν επιτρέπει σκέδαση σπιν στις ενδοεπιφάνειες. Διαφορετικά, όταν
υπαρχει σκέδαση σπιν στις ενδοεπιφάνειες, το κρίσιμο υπερρεύμα είναι σημαντικό βαθιά μέσα στο ημιμεταλλικό όριο. Αντίθετα, σε τριδιάστατες επαφές Josephson, η μείωση του κρίσιμου υπερρεύματος στο μηδέν, για τις γεωμετρίες μαγνητίσεων χωρίς σκέδαση
σπιν στις ενδοεπιφάνειες, γίνεται σταδιακά καθώς προσεγγίζουμε το ημιμεταλλικό όριο.
|
Σιδηρομαγνητικές επαφές Josephson με ανομοιογενή μαγνήτιση
