mriselMagnetic Resonance in SolidsMagnetic Resonance in Solids2072-5981Kazan Federal Universitymrisel-227Research ArticleСтатьиNonuniform superconducting states and Umklapp processes in ferromagnet–superconductor nanostructures (in Russian)KhusainovM. G.

Kazan; branch "Vostok", Chistopol'

Kazan state university; Kazan state technical universityRussian Federation20042201202461Special Issue103118Copyright © Khusainov M.G., 20242024Khusainov M.G.Khusainov M.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.mrsej.ru/jour/article/view/227

For the layered ferromagnetic metal/superconductor (FM/S) structures new boundary-value problem, which takes into account a competition between the one-dimensional (1D) and three-dimensional (3D) realizations of the Larkin-Ovchinnikov-Fulde-Ferrell states, is derived. Superconductivity in the FM/S structures proves to be a superposition of the BCS pairing with zero total momentum in the S layers and the FFLO paring with nonzero pair momentum k in the FM layers. It is shown that processes of transition and mutual transformation of the BCS and FFLO pairs at the FM/S boundary occur as the Umklapp processes during which the coherent pair momentum k is conserved with exactness up to the reciprocal LOFF lattice vector G . These Umklapp processes can occur both in normal (1D states) and in the tangent (3D states) directions with respect to the FM/S interface. It is found that nonmonotonic behavior of the critical temperature Tc in the FM/S billayers is caused by the oscillations of the Cooper pairs flux through the S/FM boundary due to 3D-1D-3D phase transition cascade and switching between normal and tangent Umklapp processes. For the FM/S superlattices the existence of new π-magnetic 0π and ππ LOFF states, which at certain conditions can have a much higher Tc than earlier known 0-magnetic 00 and π0 LOFF states, is discovered. The Tc nonmonotony in the FM/S superlattices may be due to the 3D(0π)-1D(ππ)-3D(ππ) phase transitions cascade at small S interlayer thickness or due to another chain of the 3D(00)-1D(π0)-3D(π0) transitions at larger S interlayer thickness.

Работа частично поддержана фондами РФФИ ( 04-0216761 ) и CRDF (REC-007).ReferencesP. Koorewaar, Y. Suzuki, R. Coehoorn, et al., Phys.Rev. B49,441 (1994).P. Koorewaar, Y. Suzuki, R. Coehoorn, et al., Phys.Rev. B49,441 (1994).C. Strunk, C. Surgers, U. Paschen, et al., Phys. Rev. B49, 4053 (1994).C. Strunk, C. Surgers, U. Paschen, et al., Phys. Rev. B49, 4053 (1994).H.K. Wong, B.Y. Jin, H.Q. Yang,et al., J. Low Temp.Phys. 63,307 (1986).H.K. Wong, B.Y. Jin, H.Q. Yang,et al., J. Low Temp.Phys. 63,307 (1986).J.S. Jiang, D. Davidovic, D.H. Reich, et al., Phys. Rev. Lett. 74, 314 (1995).J.S. Jiang, D. Davidovic, D.H. Reich, et al., Phys. Rev. Lett. 74, 314 (1995).J.S. Jiang, D. Davidovic, D.H. Reich, et al., Phys. Rev. B54, 6119 (1996).J.S. Jiang, D. Davidovic, D.H. Reich, et al., Phys. Rev. B54, 6119 (1996).Z. Radovic, M. Ledvij, L. Dobrosavljevic-Grujic, et al., Phys. Rev. B44, 759 (1991).Z. Radovic, M. Ledvij, L. Dobrosavljevic-Grujic, et al., Phys. Rev. B44, 759 (1991).А.И. Буздин, Б. Вуйичич, М.Ю. Куприянов, ЖЭТФ, 101, 231 (1992).А.И. Буздин, Б. Вуйичич, М.Ю. Куприянов, ЖЭТФ, 101, 231 (1992).Th. Muhge, N.N. Garif'yanov, Yu.V. Goryunov, et al., Phys.Rev.Lett., 77, 1857 (1996).Th. Muhge, N.N. Garif'yanov, Yu.V. Goryunov, et al., Phys.Rev.Lett., 77, 1857 (1996).Th. Muhge, K Westerholt, H. Zabel, et al., Phys.Rev. B55, 8945 (1997).Th. Muhge, K Westerholt, H. Zabel, et al., Phys.Rev. B55, 8945 (1997).L. Lazar, K. Westerholt, H. Zabel, et al., Phys. Rev. B61, 3711 (2000).L. Lazar, K. Westerholt, H. Zabel, et al., Phys. Rev. B61, 3711 (2000).Ю.Н. Прошин, М.Г. Хусаинов, Письма в ЖЭТФ, 66, 527, (1997).Ю.Н. Прошин, М.Г. Хусаинов, Письма в ЖЭТФ, 66, 527, (1997).M.G. Khusainov, Yu.N. Proshin, Phys. Rev. B56, 14283 (1997).M.G. Khusainov, Yu.N. Proshin, Phys. Rev. B56, 14283 (1997).Ю.Н. Прошин, М.Г. Хусаинов, ЖЭТФ, 113, 1708 (1998).Ю.Н. Прошин, М.Г. Хусаинов, ЖЭТФ, 113, 1708 (1998).Y. Obi, V. Ikebe, T. Kubo, H. Fujimori, Physica C, 317-318 , 149 (1999).Y. Obi, V. Ikebe, T. Kubo, H. Fujimori, Physica C, 317-318 , 149 (1999).F.Y. Ogrin, S.L. Lee, A.D. Hillier, et al., Phys. Rev. B62, 6021 (2000)F.Y. Ogrin, S.L. Lee, A.D. Hillier, et al., Phys. Rev. B62, 6021 (2000)N.N. Garifyanov, Yu.V. Goryunov, Th. Muhge, etal., Eur. Phys. J., B1, 405 (1998).N.N. Garifyanov, Yu.V. Goryunov, Th. Muhge, etal., Eur. Phys. J., B1, 405 (1998).J.E. Mattson, R.M. Osgood III, C.D. Potter, et al., J. Vac. Sci. Technol. A, 15, 1774 (1997)J.E. Mattson, R.M. Osgood III, C.D. Potter, et al., J. Vac. Sci. Technol. A, 15, 1774 (1997)J. Aarts, J.M.E. Geers, E. Bruck, A.A. Golubov, R. Coehoorn, Phys. Rev. B56, 2779 (1997).J. Aarts, J.M.E. Geers, E. Bruck, A.A. Golubov, R. Coehoorn, Phys. Rev. B56, 2779 (1997).Th. Muhge, K. Theis-Bröhl, K. Westerholt, et al., Phys. Rev. B57, 5071 (1998).Th. Muhge, K. Theis-Bröhl, K. Westerholt, et al., Phys. Rev. B57, 5071 (1998).G. Verbank, C.D. Potter, V. Metlushko, et al., Phys. Rev. B57, 6029 (1998).G. Verbank, C.D. Potter, V. Metlushko, et al., Phys. Rev. B57, 6029 (1998).I.A. Garifullin, D.A. Tikhonov, N.N.Garifyanov, et al. Phys. Rev. B66, 020505(R) (2002).I.A. Garifullin, D.A. Tikhonov, N.N.Garifyanov, et al. Phys. Rev. B66, 020505(R) (2002).А.И. Ларкин, Ю.Н. Овчинников, ЖЭТФ, 47, 1136 (1964).А.И. Ларкин, Ю.Н. Овчинников, ЖЭТФ, 47, 1136 (1964).P. Fulde, R.A. Ferrell, Phys. Rev. , A135, 550 (1964).P. Fulde, R.A. Ferrell, Phys. Rev. , A135, 550 (1964).E.A. Demler, G.B. Arnold, M.R. Beasley, Phys. Rev. B55, 15174 (1997).E.A. Demler, G.B. Arnold, M.R. Beasley, Phys. Rev. B55, 15174 (1997).Л.Г. Асламазов, ЖЭТФ, 55, 1477 (1968).Л.Г. Асламазов, ЖЭТФ, 55, 1477 (1968).S. Takada, Progr. Theor. Phys., 43, 27 (1968).S. Takada, Progr. Theor. Phys., 43, 27 (1968).М.Г. Хусаинов, Письма в ЖЭТФ, 61, 947 (1995).М.Г. Хусаинов, Письма в ЖЭТФ, 61, 947 (1995).М.Г. Хусаинов, ЖЭТФ, 109, 524 (1996).М.Г. Хусаинов, ЖЭТФ, 109, 524 (1996).М.Г. Хусаинов, ЖЭТФ, 110, 966 (1996).М.Г. Хусаинов, ЖЭТФ, 110, 966 (1996).Ю.А. Изюмов, Ю.Н. Прошин, М.Г. Хусаинов, Письма в ЖЭТФ, 71, 202 (2000).Ю.А. Изюмов, Ю.Н. Прошин, М.Г. Хусаинов, Письма в ЖЭТФ, 71, 202 (2000).M.G. Khusainov, Yu.A. Izyumov, Yu.N. Proshin, Physica B, 284-288 , 503 (2000).M.G. Khusainov, Yu.A. Izyumov, Yu.N. Proshin, Physica B, 284-288 , 503 (2000).М.Г. Хусаинов, Ю.А. Изюмов, Ю.Н. Прошин, Письма в ЖЭТФ, 73, 386 (2001).М.Г. Хусаинов, Ю.А. Изюмов, Ю.Н. Прошин, Письма в ЖЭТФ, 73, 386 (2001).Yu.N. Proshin, Yu.A. Izyumov, M.G. Khusainov, Phys. Rev. B64, 064522 (2001).Yu.N. Proshin, Yu.A. Izyumov, M.G. Khusainov, Phys. Rev. B64, 064522 (2001).А.А. Абрикосов, Л.П. Горьков, И.Е. Дзялошинский, Методы квантовой теории поля в статистической физике, М.: Наука, 1962.А.А. Абрикосов, Л.П. Горьков, И.Е. Дзялошинский, Методы квантовой теории поля в статистической физике, М.: Наука, 1962.Л.П. Горьков, А.И. Русинов, ЖЭТФ, 46, 1363 (1964).Л.П. Горьков, А.И. Русинов, ЖЭТФ, 46, 1363 (1964).А.А. Абрикосов, Основы теории металлов, М.: Наука, 1987.А.А. Абрикосов, Основы теории металлов, М.: Наука, 1987.P. Fulde, A. Luther, Phys. Rev. , 175, 337 (1968).P. Fulde, A. Luther, Phys. Rev. , 175, 337 (1968).L.L. Hirst, Phys. Rev. , 141, 503 (1966).L.L. Hirst, Phys. Rev. , 141, 503 (1966).J.I. Kaplan, Phys. Rev. , 143, 351 (1966).J.I. Kaplan, Phys. Rev. , 143, 351 (1966).L.R. Tagirov, Physica C, 307, 145 (1998).L.R. Tagirov, Physica C, 307, 145 (1998).L.R. Tagirov, Phys. Rev. Lett., 83, 2058 (1999).L.R. Tagirov, Phys. Rev. Lett., 83, 2058 (1999).М.Ю. Куприянов, В.Ф. Лукичев, ЖЭТФ, 94, 139 (1988).М.Ю. Куприянов, В.Ф. Лукичев, ЖЭТФ, 94, 139 (1988).Я.В. Фоминов, М.Ю. Куприянов, М.В. Фейгельман, УФН, 173, 113 (2003).Я.В. Фоминов, М.Ю. Куприянов, М.В. Фейгельман, УФН, 173, 113 (2003).Ю.А. Изюмов, Ю.Н. Прошин, М.Г. Хусаинов, УФН, 172, 113 (2002).Ю.А. Изюмов, Ю.Н. Прошин, М.Г. Хусаинов, УФН, 172, 113 (2002).М.Г. Хусаинов, Ю.Н. Прошин, УФН, 173, 1385 (2003).М.Г. Хусаинов, Ю.Н. Прошин, УФН, 173, 1385 (2003).Б.П. Водопьянов, Л.Р. Тагиров, Письма в ЖЭТФ, 77, 153 (2003).Б.П. Водопьянов, Л.Р. Тагиров, Письма в ЖЭТФ, 77, 153 (2003).Б.П. Водопьянов, Л.Р. Тагиров, Письма в ЖЭТФ, 78, 1043 (2003).Б.П. Водопьянов, Л.Р. Тагиров, Письма в ЖЭТФ, 78, 1043 (2003).R.M. Hornreich, M.Luban, S.Strikman, Phys. Rev. Lett., 35, 1692 (1975).R.M. Hornreich, M.Luban, S.Strikman, Phys. Rev. Lett., 35, 1692 (1975).Б.И. Кочелаев, Л.Р. Тагиров, М.Г. Хусаинов, ЖЭТФ, 76, 578 (1979).Б.И. Кочелаев, Л.Р. Тагиров, М.Г. Хусаинов, ЖЭТФ, 76, 578 (1979).Ч. Киттель, Введение в физику твердого тела, М.: Наука, 1978.Ч. Киттель, Введение в физику твердого тела, М.: Наука, 1978.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.