ИСТИНА

В известной работе Андреева [1] был теоретически предсказан особый механизм отражения электронов от границы NS-интерфейса: при андреевском отражении квазиимпульс электроноподобной квазичастицы практически не меняется, групповая скорость меняет знак на обратный, а в сверхпроводнике образуется куперовская пара. Процесс андреевского отражения при малых смещениях (V < Delta/e) сопровождается протеканием значительного избыточного тока через NS-границу. В SNS-контактах основным феноменом, ответственным за перенос заряда, является эффект многократных андреевских отражений, суть которого заключается в том, что квазичастица испытывает несколько последовательных андреевских отражений от симметричных NS-интерфейсов, набирая в процессе энергию, пока она не превысит E_Ферми + Delta, и квазичастица не сможет вылететь в зону проводимости одного из двух сверхпроводящих берегов. Эффект многократных андреевских отражений хорошо объясняет проявление субгармонической щелевой структуры (СГС), составляющей для баллистических контактов высокой прозрачности серию минимумов на dI(V)/dV-спектрах при напряжениях Vn = 2Delta/(en) в интервале температур 0 < T < Tc (здесь Delta – энергетическая щель (параметр порядка сверхпроводника), e– заряд электрона, n– натуральное число) [2,3]. Реализующихся в таких баллистических (шарвиновских) контактах эффект многократных андреевских отражений также служит основой методики спектроскопии, позволяющей надежно определять поведение сверхпроводящего параметра порядка в зависимости от температуры. Однако существующие модели не всегда удовлетворительно описывают экспериментальные данные. До сих пор в известных теоретических работах, посвященных эффекту многократных андреевских отражений, не учитывалось сильное электрон-бозонное взаимодействие. В данной работе впервые предприняты шаги по получению коэффициента андреевского отражения для баллистических SNS-контактов на основе сильносвязанных сверхпроводников с толщиной S-слоя, превышающей длину когерентности, в квазиклассическом приближении. Для решения этой задачи будет использована модель Аверина и Бардаса [3] с учетом модифицированной зависимости коэффициента андреевского отражения от энергии. Предлагаемая модель основана на численном решении уравнения Боголюбова – де Жена (БдЖ) для NS-границы, в ней использована стандартная зависимость коэффициента андреевского отражения от энергии квазичастиц. Модель [3] качественно описывает транспортные характеристики микросужения, образованного из сверхпроводника БКШ-типа с произвольной величиной прозрачности, однако, в рамках этой модели не удается количественно описать транспортные характеристики SNS-контактов. В связи с вышеизложенным мы предлагаем решать уравнение БдЖ численно с учетом модифицированного коэффициента андреевского отражения для однозонного сверхпроводника в пределе сильной связи. Ожидаемые по окончании Проекта научные результаты - будет модифицирована зависимость коэффициента андреевского отражения от энергии с учетом сильной связи; - на основе предложенной модели будут рассчитаны вольтамперные характеристики и спектры динамической проводимости баллистических SNS-контактов; - в рамках модели будут изучены особенности свойств SNS-контактов; - сравнение наших расчетных и экспериментальных вольтамперные характеристики и dI(V)/dV-спектров динамической проводимости для баллистических SNS-контактов. (Экспериментальные данные получены с помощью техники создания контакта на микротрещине.) Литература 1. Андреев А. Ф., ЖЭТФ 46, 1823 (1964). 2. M. Octavio, M. Tinkham, G. E. Blonder, T. M. Klapwijk, Phys. Rev. B 27, 6739 (1983). 3. D. Averin, A. Bardas, Phys. Rev. Lett. 75, 1831 (1995).

1. Для сверхпроводников в пределе сильного электрон-бозонного взаимодействия нами было получено модифицированное выражение для коэффициента андреевского отражения. 2. По двум наборам энергетических параметров (определенных нами ранее из экспериментальных данных, полученных на MgB2 для лидирующего параметра сверхпроводящего порядка, находящегося в пределе сильной связи) с помощью уравнений Элиашберга были рассчитаны зависимости комплексной Delta(E) для MgB2. 3. Путем подстановки |Delta(E)| в полученное нами выражение для коэффициента андреевского отражения был определен вид соответствующих зависимостей комплексной величины указанного коэффициента a(E). 4. Использование модели Аверина–Бардаса для SNS-контактов и расчетных распределений коэффициентов андреевского отражения a(E) позволило провести модельные исследования и определить вид вольтамперных характеристик (ВАХ) и их производных для сверхпроводника в пределе сильного электрон-фононного взаимодействия (MgB2). Проведена проверка корректности расчетов по модели Аверина–Бардаса путем получения ВАХ для классического случая слабой связи (Delta(E) = const = 1) и для туннельных контактов низкой прозрачности, с использованием полученных нами a(E). Показано, что счет дает адекватные воспроизводящиеся результаты. 5. Произведен сравнительный анализ полученных кривых. Было показано, что для SNS-контактов на базе сильносвязанных сверхпроводников обладают следующими особенностями: а) сильнее всего на изменение вида ВАХ и их производных влияет наклон зависимости Delta(E) в области энергий от 0 до примерно 1.5 Delta; б) на вольтамперных характеристиках появляются хорошо заметные горизонтальные участки, что соответствует экспериментальным наблюдениям на купратах и MgB2; в) в промежутках между второй и третьей, а также пятой и шестой андреевскими особенностями кривая динамической проводимости не выходит на свой общий ход; г) при прозрачности контакта примерно от 95% и выше четвертая андреевская особенность вместо минимума становится выраженным максимумом. 6. Сделаны попытки по учету возможной электрон-дырочной асимметрии и получению фазозависящего коэффициента андреевского отражения.