PDF《超导体 ！ 铁磁体 ＂ 绝缘层 ＂ 超导体隧道结的》

超导体!铁磁体 绝缘层 超导体隧道结的 直流 效应 李晓薇 (淮阴师范学院物理系 淮安 !! ##$) (!##$ 年$! 月 日收到;

!##! 年!月%日收到修改稿) 在超导体&

铁磁体'

绝缘层'

超导体结 中, 运用 +,-,.

/01,2'

34

546647 (+35) 方程和 )08079:/'

;

70:939 ();

) 电 流公式, 计算铁磁超导共存态的自洽方程和 (&

)'

*'

( 结中的直流 7,6 电流?研究表明, 铁磁超导态的磁交换能 ! 对准粒子的 @638442 反射有抑制作用, 使得 (&

)'

*'

( 结中的直流 7,6 电流随铁磁超导共存态的磁交换能 ! 增大 而减弱? 关键词:结,铁磁超导态,直流 7,6 电流 *+,,

:A%B#C,A%AB $D 引言近年来, 人们对铁磁体&

超导体隧道结 ()&

() 和 超导体&

铁磁体&

超导体 7,6 结((&

)&

() 的研究 产生了极大的兴趣? 由于铁磁体中自旋方向不同的 准粒子具有不同的势能, 因而 )&

( 结和 (&

)&

( 结的特 性都受到铁磁体的磁交换能的影响 [$―$E] ? 理论和实 验的研究均表明, 铁磁体的磁交换能抑制结中准粒 子的 @638442 反射 [$A, $F] ? 近期, 超导和铁磁态共存现 象又引起人们的关注 [$G―!$] ? 早在二十世纪 E# 年代, )0.34 和)4884. [!!] 及H98:/6 和I2J>

/66:,2 [! ] ())HI) 就 预言有铁磁超导共存态存在? 传统的超导态中的 K,,

=48 电子对是由两个动量大小相等方向相反、 自 旋方向相反 (:!, L : ) 电子构成, 而铁磁超导共存 态即 ))HI 态中由于磁交换能的存在使得电子对 有质心动量 M !!&

!#), 其中 ! 为磁交换能, #) 为 电子的 )48N/ 速度? ))HI 态[($O &

!) !, ( L $ O &

!) ] 是在磁交换能 ! 小于# ! ! # ( # 为超导体中 不存在铁磁态时 % M # 时的能隙) 时存在, # ! ! # 是K.,-7P,6 临界值 [!%] , 磁交换能 ! 大于# ! ! # 时, 超导 态消失, 仅存铁磁态? 本文将研究超导体&

铁磁体'

绝 缘层'

超导体结 的直流 7,6 效应? 首先 通过求解 +,-,./01,2'

34

546647 (+35) 方程, 得到铁磁 超导共存态的自洽方程以及结中准粒子的输运系 数, 再利用 )08079:/ 和;

70:939 ();

) 的电流公式, 计算(&

)'

*'

( 结的直流 7,6 电流, 并给出数值计算 结果? !D 铁磁超导态中 +35 方程的求解和自 洽方程 超导体&

铁磁体'

绝缘层'

超导体 7,6 结的 结构图如图 $ 所示, 为了计算方便, 我们设 (&

)'

*'

( 结是沿 &

轴方向的, &

Q # 处为 ( 波超导体, &

R # 处 是铁磁超导混合态 ()() , &

M # 为绝缘层? 铁磁超导 态是由厚度为 '

S 的铁磁层和厚度为 '

7 的(波超导 体构成如图 $, 这里的 '

S 、 '

7 分别小于铁磁体和超 导体的相干长度#S , #7 ?在铁磁超导态中超导态和铁 磁态共存, 铁磁超导态的超导能隙的有效值 4SS 和 磁交换能的有效值 !4SS 分别小于超导态的能隙 和 铁磁态的磁交换能 !, 由文献 [!B] , 我们得到 4SS &

M (7 '

7 ((7 '

7 O (S '

S ) L$ , ($) !4SS &

! M (S '

S ((7 '

7 O (S '

S ) L$ , (!) 式中 (7 和(S 分别为超导体和铁磁体的态密度? 这里, 我们假设 )( 共存态中磁交换能为零时超导能隙 与右边 ( 波超导能隙相等均为 ( %, #) , 超导态的 临界温度均为 %K ?当不考虑准粒子的自旋反转效应 时, 对于自旋向上的电子、 自旋向下的空穴波函数 ((! , # ) , 可通过求解下面的 +35 方程 [$$] 得到, 第B$ 卷第F期!##! 年F月$###'