铁磁体-超导体异质结构中 $\pi$ 结构型的稳定性

我们研究了 $SFS...FS$ 型清洁层状异质结构中可能存在的序参量构型的稳定性，其中 $S$ 代表超导体，$F$ 代表铁磁体。我们发现，对于大多数合理的几何参数（层厚度和层数）以及材料参数（如磁极化、波矢失配和氧化势垒强度），{\it 自洽}微观方程的多个解可以共存，这些解在“0”和“$\pi$”结类型的序列排列上有所不同（即相邻 $S$ 层中库珀对势的符号相同或相反）。这种共存的自洽解的数量随着层数的增加而增加。研究这些构型的相对稳定性需要精确计算这些非均匀系统在凝聚自由能上的微小差异。我们执行了这些计算，首先从 Bogoliubov-de Gennes 方程的数值自洽解出发。我们利用高效且精确的数值方法，给出了不同可能构型的凝聚自由能的广泛结果，并讨论了它们的相对稳定性。我们还给出了不同构型下实验可测的态密度的结果，并揭示了能谱中的明显差异。本文给出了由三层和七层（一个或三个结）组成的系统随相关参数变化的全面系统结果，并讨论了向更多层数的推广。