任意厚度超导体/铁磁绝缘体双层中超导性与自旋分裂场的共存
超导电性
2021-05-27 v3
摘要
铁磁绝缘体可通过磁邻近效应在相邻超导体中诱导出强交换场。这表现为超导体 BCS 态密度的自旋分裂，这是众多超导自旋电子学应用和实现马约拉纳费米子的关键要素。决定 FI/S 双层中诱导自旋分裂大小的一个关键参数是 S 层厚度 ：在极薄样品中，超导性被强磁性抑制；相反，在极厚样品中，远离界面的位置不存在自旋分裂。在这项工作中，我们计算了任意厚度 FI/S 双层的态密度和临界场。由此，我们确定了应用所关注的交换场与超导性共存参数范围。我们将理论与多个 EuS/Al/AlO/Al 样品的隧穿谱测量进行比较。若与 EuS 接触的 Al 薄膜薄于某一临界值，我们未观察到超导性；而在较厚样品中，我们发现了由外场诱导的一级相变证据。完整相变之前存在一个正常区与超导区共存的区间。我们将这一混合相归因于 Al 薄膜厚度的不均匀性以及 EuS/Al 界面处具有不同翻转场的超顺磁颗粒的存在。我们的结果一方面展示了 S 层厚度的重要作用，这对于制备适用于应用的高质量样品尤为相关；另一方面，理论与实验的吻合证明了我们理论的准确性，该理论最初针对均匀情形发展，现被推广至高度非均匀系统。
引用
@article{arxiv.2012.15549,
title = {Coexistence of superconductivity and spin-splitting fields in superconductor/ferromagnetic insulator bilayers of arbitrary thickness},
author = {Alberto Hijano and Stefan Ilić and Mikel Rouco and Carmen González-Orellana and Maxim Ilyn and Celia Rogero and P. Virtanen and T. T. Heikkilä and S. Khorshidian and M. Spies and N. Ligato and F. Giazotto and E. Strambini and F. Sebastián Bergeret},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.15549},
year = {2021}
}
备注
14 pages, 6 figures