بخشی از مقاله
چکیده:
در این مقاله، رسانندگی تونلی دمایی در اتصال بین یک ابررساناي فرومغناطیس که در سه حالت جفتی -S موج - SWP - ، اسپین پاد موازي - OSP - و اسپین موازي - ESP - قرار دارد، با در نظر گرفتن انرژي فرمی مختلف - FWM - و جرم مؤثر مختلف - EMM - در دو طرف اتصال، مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهند که در یک میدان بحرانی معین، فاز فرو ابررسانایی آغاز می شود و گاف مؤثر ابررسانایی بطور خطی با میدان تبادلی ابررسانا تغییر می کند. همچنین، هنگامیکه پتانسیل دیواره - z - بزرگ است، رسانندگی براي حالت SWP بر خلاف OSP و ESP به اثرات FWM وEMM حساس نیست.
مقدمه:
کشف همزیستی بین فرومغناطیس و ابررسانایی در موادي مثل [1] UGe2 ، [2] ZrZn2 ، [3] URhGe ، باعث به وجود آمدن دسته جدیدي از مواد شده است که به ابررساناهاي فرومغناطیس - FS - 1 مشهور شده اند. سؤال بسیار مهم مکانیسم جفت کوپر در این مواد است که توجه زیادي را در فیزیک دماي پایین به خود جلب کرده است. از آنجائیکه این مواد داراي ممان مغناطیسی خالص می باشند، لذا حالت اسپین آنها باید حالت اسپین چندتایی باشد. با این وجود، شواهد کافی براي اثبات این موضوع وجود ندارد و برخی محققان حالت اسپین یک تایی هم براي این مواد در نظر می گیرند. به هر حال در نظر گرفتن حالت هاي جفتی SWP2، OSP3 و ESP4 براي ابررساناهاي فرو مغناطیس امريکاملاٌ متداول می باشد.[4-11] منحنی رسانندگی بر حسب ولتاژ اعمال شده می تواند در مشخص کردن نوع جفت شدگی در جفت هاي کوپر به ما کمک می کند. به طور تجربی تکنیک PCAR ابزار قدرتمندي براي تعیین نمودارهاي رسانندگی-ولتاژ است و بارها براي تعیین خواص ابررساناهاي غیر عادي و جدید به کار رفته است.[12-14] دراین مقاله، با استفاده از مدل [15,16] BTK، ضرایب بازتاب و عبورو در نتیجه رسانندگی را با در نظر گرفتن اثرات FWM5 و EMM6 به دست آورده و سپس به بیان نتایج خواهیم پرداخت.
محاسبه ضرایب عبور و رسانندگی:
براي به دست آوردن ضرایب عبور و بازتاب از معادلات بوگلیوبوف-دژن اسپینی استفاده می کنیم که به شکل زیر است که در اینجا H - k - = εk+ h.σ و εk برانگیختگی هاي انرژي می باشد که نسبت به سطح فرمی اندازه گیري می شوند. H میدان تبادلی ابررسانا می باشد که براي سادگی در جهت z و یکنواخت در نظر گرفته می شود. σ ماتریس هاي پاولی می باشند. حالت جفتی تک تایی و چند تایی به ترتیب با - k - =iΔσy و - k - = i - d - k - . σ - σy تعریف می شود به گونه ایی که حالت OSP از شرط h× d - k - = 0 و حالت ESP از شرط h. d - k - = 0 تبعیت می کنند .[17] با حل معادله - 1 - ویژه مقادیر و ویژه بردارهاي حالت OSP به شکل زیر به دست می آید: دست می آیند و ویژه بردارهاي متناظر به طربقی که براي OSP به دست آمد، حاصل خواهد شد. ویژه مقادیر و ویژه بردارهاي SWP مشابه OSP هستند.
حال براي پیدا کردن ضرائب عبور و بازتاب آندریف نظریه BTK را اعمال می کنیم. الکترون فرودي با اسپین بالا، بصورت شبه ذره الکترونی و شبه ذره حفره ایی وارد ناحیه FS می شود. پتانسیل انصال به صورت V - x - = V0 δ - x - در نظر گرفته می شود. با حل معادله - 1 - براي طرف نرمال بدست می آید: که در اینحا a ضریب بازتاب آندریف و b ضریب بازتاب نرمال را مشخص می کند. θ زاویه بین بردار موج الکترون فرودي و خط عمود بر فصل مشترك دو ناحیه می باشد. ویژه حالت ها در ناحیه FS بصورت ترکیبی خطی از ویژه بردارهاي SWP، و OSP می باشند. شرایط مرزي در اتصال هم به صورت زیر می باشند:
نتایج:
هاي 1 - a,b - رسانندگی را براي SWP با z = 5 در دماهاي T = 0.6k و T= 1 .5k نشان می دهد. هنگامیکه h = 0 است ابررساناي فرو تبدیل به یک ابررساناي معمولی می شود. با افزایش h و در یک میدان بحرانی hc ، دو پیک داخلی ظاهر میشود که نشان دهنده آغاز فاز فرومغناطیس براي ابررسانا می باشد. در این نمودار نصف فاصله بین پیک هاي داخلی را بصورت eff تعریف می کنیم. ملاحظه می کنیم که افزایش h منجر به کاهش effمی شود. به گونه ایی که از رابطه زیر تبعیت می کند:
