Конкуренция сверхпроводимости и магнетизма в гетероструктурах ферромагнетик/сверхпроводник

В обзоре всесторонне изучено взаимное влияние сверхпроводимости и магнетизма в F/S-системах, образованных чередованием слоев ферромагнетика и сверхпроводника. В случае, когда ферромагнетик является металлом (FM), излагается теория эффекта близости в грязном пределе на основе уравнений Узаделя. Для FM/S-контактов и сверхрешеток сформулирована краевая задача, учитывающая конечную прозрачность FM/S границы, диффузионный и волновой режимы движения квазичастиц; вычислена критическая температура T_c как функция толщины ферромагнитного и сверхпроводящего слоев. На основе этого подхода дан детальный анализ многочисленных экспериментальных данных, хорошо подтверждающий рассматриваемую теорию. Показывается, что в FM/S-системах сверхпроводящее состояние является суперпозицией спаривания по механизму Бардина–Купера–Шриффера в S-слоях со спариванием по механизму Ларкина–Овчинникова–Фульде–Феррелла в FM-слоях. Исследуется конкуренция ферромагнитной и антиферромагнитной ориентации спонтанного момента в FM-слоях при 0- и π-фазной сверхпроводимости FM/S-систем. Для FI/S-структур, где FI — ферромагнитный диэлектрик, предлагается модель обменных взаимодействий, учитывающая, наряду с прямым обменом внутри FI-слоев, также косвенный обмен Рудермана–Киттеля–Касуи–Иосиды между локализованными спинами через электроны проводимости S-слоев. В рамках этой модели определяются возможные варианты взаимной подстройки сверхпроводящего и магнитного параметров порядка, строятся соответствующие фазовые диаграммы и объясняются экспериментальные результаты. Излагаются результаты теории эффекта Джозефсона в S/F/S-контактах и спин-зависящих транспортных явлений в F/S/F-контактах. Обсуждаются возможные технические применения этих явлений.