Institut für Theoretische Physik III
Forschung

Allgemeine Beschreibung des Projektes B8

Projekt: Einfluß magnetischer Wechselwirkungen auf den Transport in 2D-Elektronengasen
Kontakt:
Prof. K. Efetov
Theoretische Physik III

Ruhr-Universität Bochum
Universitätstrasse 150
44780 Bochum

Tel.: (02 34) 32 - 2 37 37
Fax: (02 34) 32 - 1 44 48

Zusammenfassung:
Das Interesse an dem Studium des Wechselspiels zwischen Ferromagnetismus und Supraleitung ist schon vor langer Zeit geweckt worden. In einer Reihe von Arbeiten (Refs. [1-3]) wurde untersucht, unter welchen Bedingungen Ferromagnetismus und Supraleitung koexistieren können und es sind neue Effekte in magnetischen Supraleitern vorhergesagt worden. Am interessantesten ist hierbei die Vorhersage eines nicht homogenen supraleitenden Zustandes (LOFF-Zustand) [4-5] und die Vorhersage des Vorzeichenwechsels bei dem Josephson Strom in einem S/F/S Übergang [6]. Der zuerst genannte Effekt ist bisher in Bulk Supraleitern nicht gefunden worden, während eine Beobachtung des letzteren Effektes kürzlich in Ref. [7] gemeldet worden ist.
Ein anderer interessanter Effekt ist die nicht monotone Abhängigkeit der kritischen Temperatur des supraleitenden Übergangs von der Dicke der Layer F in S/F Bilayern oder Multilayern.

Motiviert durch den Vorschlag, S/F/S Übergänge als aktive Elemente in Quanten-Qubit-Vorrichtungen zu benutzen, hat das Interesse an S/F Strukturen in den letzten Jahren drastisch zugenommen. Außerdem erfordert die Spintronics - ein neuer, rapide wachsender Zweig der Elektronik - ein tieferes Verständnis der physikalischen Prozesse von S/F Strukturen. Beispielsweise würde man gerne die Möglichkeit einer Injektion von Spins in einen Supraleiter verstehen. Möglicherweise läßt sich der Josephson Strom in S/N/S Strukturen mittels Spins kontrollieren, die von zusätzlichen F Elektroden injektiert werden.

Das wachsende Interesse an S/F Strukturen beruht auch auf der Erwartung, dass neue physikalische Effekte in derartigen Systemen auftreten. Einige derartigen neuen Effekte sind kürzlich in Hoch-Temperatur-Superleitern mit magnetischen Layern, [9], gefunden worden. Die künstlichen Multilayer F/S Strukturen, die schon für sich allein interessant sind, könnten auch als ein Modell für dieses Material mit kontrollierbaren Parameter dienen.

Kürzlich wurde ein neuer Effekt vorhergesagt: das Eindringen supraleitender Cooper-Paare in einen starken Ferromagneten. Dies könnte möglich sein, wenn die Magnetisierung in der Nähe des S/F Überganges nicht homogen ist. Dann könnte die ungewöhnliche Triplett Komponente tief in dem Ferromagneten induziert werden.
Das wurde von uns in einer Publikation innerhalb des gegenwärtigen Projektes [10] vorhergesagt. Diese Art der Triplett Komponente (ungerade Supraleitung) ist zuvor als eine hypothetische Phase der He-3 [11] sowie für einige exotische Hoch-Temperatur-Supraleiter diskutiert worden [12].
Allerdings wurde eine derartige Phase in He-3 nicht gefunden und es ist noch unklar, ob eine ungerade Supraleitung in exotischen Supraleitern möglich ist.

Realistischer erscheint die Existenz einer induzierten Triplett Supraleitung in Ferromagneten und die entsprechende Physik ist von großem Interesse. All diese neuen Effekte machen das Studium der Proximity Effekte in S/F Strukturen zu einem "heißen Thema" - sowohl vom experimentellen wie auch vom theoretischen Standpunkt aus.


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