Диссертации

Диссертационная работа посвящена экспериментальному исследованию электронно-транспортных свойств джозефсоновских контактов на основе нанокристаллов топологических изоляторов. В основе исследования лежит индуцирование сверхпроводящих корреляций из сверхпроводника в топологический изолятор, проявляющее уникальные особенности электронных свойств материала. Была разработана и реализована специализированная установка для синтеза монокристаллов топологических изоляторов методом физического осаждения из газовой фазы (PVD) с двузонным индукционным нагревом. Установка позволяет контролировать дефицит селена дихалькогенида висмута Bi2(Te𝑥Se1−𝑥)3влияющего на положение уровня Ферми. Получены ультратонкие нанокристаллы Bi2(Te𝑥Se1−𝑥)3с нестехиометрическим содержанием селена Bi2Te2.3Se0.7. На основе полученных нанокристаллов впервые изготовлены субмикронные планарные джозефсоновские контакты Nb-Bi2Te2.3Se0.7-Nb различной геометрии. Теоретический анализ данных о проводимости, а также анализ температурной зависимости критического тока указывает на баллистический характер переноса заряда через нанокристаллы Bi2Te2.3Se0.7. Джозефсоновские контакты Nb- Bi2Te2.3Se0.7-Nb в присутствии внешнего высокочастотного излучения демонстрируют исчезновение первой ступеньки Шапиро в диапазоне частот изучения от 1 ГГц до 2 ГГц. Проведённый теоретический расчет с использованием tRSJ модели демонстрирует, что такое поведение может свидетельствовать о присутствии вклада 4𝜋-периодичной компоненты в сверхток как минимум на уровне 5%.

Диссертационная работа посвящена теоретическому исследованию некоторого круга вопросов сверхпроводниковой спинтроники и показывает, что синергия между сверхпроводимостью и традиционными для спинтроники магнитными и спин-орбитальными материалами привносит фундаментально новую спиновую физику. Изучено сверхпроводящее состояние в присутствии зеемановского поля в неравновесных условиях. Построена теория термоиндуцированного спинового сигнала в сверхпроводниках, развита теория термоиндуцированного движения доменных границ в гетероструктурах сверхпроводник/(анти)ферромагнетик. Предсказан ряд магнитоэлектрических эффектов, которые возможны только в сверхпроводящем состоянии. Сюда относится гигантское спиновое расщепление плотности состояний под действием сверхтока, индуцированная сверхтоком триплетная сверхпроводимость. Предсказан новый фундаментальный механизм взаимодействия магнитных моментов через фазу сверхпроводника. Построена теория прямого и обратного магнитоэлектрического эффектов в сверхпроводящих гетероструктурах с текстурированными магнетиками, включая теорию резистивного состояния при наличии динамики намагниченности. Для киральных магнитных структур предсказан новый тип трехчастичного магнитного взаимодействия, переносимого сверхтоком.