Исследование особенностей сверхпроводимости, магнетизма и топологических эффектов в квантовых материалах

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 21-72-20153

НазваниеИсследование особенностей сверхпроводимости, магнетизма и топологических эффектов в квантовых материалах

Руководитель Таланов Юрий Иванович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Федеральный исследовательский центр «Казанский научный центр Российской академии наук» , Республика Татарстан (Татарстан)

Конкурс №51 - Конкурс 2021 года по мероприятию «Проведение исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-209 - Низкие температуры и сверхпроводимость

Ключевые слова сверхпроводники, топологические изоляторы, квантовые материалы, магнетизм, магнитный резонанс

Код ГРНТИ29.19.24; 29.19.29; 29.19.37

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект посвящен поиску и разработке новых систем для использования в технологиях ближайшего будущего, основанных на широком использовании их макроскопических квантовых свойств. Исследование эффектов, связанных со взаимовлиянием различных фаз, является актуальной проблемой физики конденсированных сред. В частности, оно ярко проявляется в сверхпроводниках в результате микроскопического расслоения или же в искусственно создаваемых из различных фрагментов структурах. Одной из значимых проблем здесь является исследование эффекта близости в гетероструктурах сверхпроводник-ферромагнетик и создание на его основе функциональных элементов спинтроники. Оба этих аспекта исследуются в настоящем проекте, где наряду с проблемами высокотемпературной сверхпроводимости рассматриваются прикладные аспекты физики взаимовлияния магнетизма и сверхпроводимости. Весьма актуальным для развития спинтроники является предложенное в проекте исследование топологических изоляторов и родственных систем, которые перспективны сточки зрения высокой подвижности носителей тока и возможности использовать в качестве носителя информации не заряды, а спины, а также в связи с высокой защищенностью от всякого рода помех. При описании этих систем обычно пренебрегают локальными неоднородностями распределения заряда вдали от поверхности или края образца. Однако реальные вещества всегда содержат подобные неоднородности, как и различного рода дефекты. В этой связи весьма важны исследования их нетривиального влияния на транспортные и магнитные свойства топологических изоляторов, запланированные в настоящем проекте.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Камашев A.A., Валидов А.А., Гарифьянов Н.Н., Гарифуллин И.А. Исследование особенностей сверхпроводящего спинового клапана на базе Fe/Nb Известия Российской академии наук. Серия физическая (год публикации - 2023)

2. Сахин В.О., Куковицкий Е.Ф., Таланов Ю.И., Тейтельбаум Г.Б., Моргун Л.А., Борисов А.А., Усольцев А.Б., Пудалов В.М. On the Percolation Regime of the Bulk Transport of the Bi1.08Sn0.02Sb0.9Te2S Topological Insulator JETP Letters, Vol. 115, No. 4, pp. 239–244 (2022). © Pleiades Publishing, Inc. (год публикации - 2022)
10.1134/S0021364022040026

3. Гимазов И.И., Киямов А.Г., Садаков А.В., Лядов Н.М., Чареев Д.А., Васильев А.Н. Temporal Spinodal Decomposition of the Fe1+yTe1-xSex Crystals and its Impact on Superconducting Properties Physica Status Solidi B, Vol.259, n.10, 2100646 (2022), Wiley-VCH GmbH (год публикации - 2022)
10.1002/pssb.202100646

Публикации

1. Таланов Ю.И., Гимазов И.И., Зарипов Р.Б., Перваков К.С., Власенко В.А., Пудалов В.М., Тейтельбаум Г.Б. Исследование нематики антиферромагнитного состояния в EuFe2As2 с помощью магнитных и магниторезонансных измерений Письма в ЖЭТФ, том 117, вып. 6, стр. 464-469 (2023). (год публикации - 2023)
10.31857/S1234567823060113

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Часть 1 - Теоретическое описание результатов измерений сопротивления, магнитной восприимчивости и амплитуды микроволнового поглощения EuFe2As2 в зависимости от температуры вблизи фазового перехода в упорядоченное состояние позволил получить значения статических и динамических критических индексов. Полученные величины свидетельствуют о том, что магнитные корреляции, регистрируемые с помощью МВП, имеют антиферромагнитный характер. Следствием этого является связь между транспортными свойствами исследуемого соединения и магнитными корреляциями. - Исследуя сопротивление и микроволновое поглощение в кристаллах Ca(Fe(1-xCox)2As2 с различной концентрацией кобальта, удалось установить влияние спиновых флуктуаций на рассеяние носителе тока. Результаты анализа позволяют сделать вывод о том, что отклонение зависимости R(T) от линейного хода при T<100K не связано с переходом в режим Ферми-жидкости, а обусловлено появлением нематических флуктуаций. Величина времени рассеяния носителей тока на спиновых флуктуациях, определенная с помощью описания зависимости A_mwa(T), указывает на то, что они приобретают нематический характер с понижением температуры и приближением к точке упорядочения Ts. Часть 2 - Созданы и всестороннее исследованы образцы сверхпроводящих спиновых клапанов конструкции CoO_x(3.5 нм)/Co1(3 нм)/И1/Pb(d_Pb)/И2/Co2(3 нм)/Si_3N_4(85 нм) с варьируемыми толщинами Pb-слоя d_Pb в пределах от 40 до 120 нм. - Зарегистрирована значительная величина эффекта сверхпроводящего спинового клапана Δ𝑇𝑐 = 0.2 K во внешнем магнитном поле 1 кЭ. - Предложены оптимальные конструкции сверхпроводящего спинового клапана с окисленными ферромагнитными слоями для реализации полного эффекта сверхпроводящего спинового клапана путем включения/выключения сверхпроводящего тока изменением взаимной ориентации намагниченности ферромагнитных слоев за счет магнитооптического эффекта. Часть 3 - Созданы серии образцов двуслойных гетероструктур Pb/Bi1.08Sn0.02Sb0.9Te2S (сверхпроводник/топологический изолятор) c различной толщиной и морфологией слоя Pb (с использованием масок и без). Проведена характеризация полученных гетероструктур. Систематическое отсутствие значительного подавления Tc слоя Pb указывает на влияние эффекта близости в таком типе гетероструктуры. - По данным измерений магнетосопротивления на постоянном токе в гетероструктурах Pb/Bi1.08Sn0.02Sb0.9Te2S получены зависимости Hc(Tc), определена величина Hco. В гетероструктурах с несплошным слоем Pb обнаружен вклад от слабой антилокализации, извлечена длины корреляции. Для гетероструктурах созданных при помощи масок получена её зависимость от характерного расстояния между островками Pb.

Публикации

1. Камашев А.А., Гарифьянов Н.Н., Валидов А.А., Катаев В.Е., Осин А.С., Фоминов Я.В., Гарифуллин И.А. Expanding the operational temperature window of a superconducting spin valve PHYSICAL REVIEW B, PHYSICAL REVIEW B 109, 144517 (2024) (год публикации - 2024)
10.1103/PhysRevB.109.144517

2. Камашев А.А., Гарифьянов Н.Н., Валидов А.А., Катаев В.Е., Осин А.С., Фоминов Я.В., Гарифуллин И.А. Эффект сверхпроводящего спинового клапана в гетероструктуре Co/Pb/Co с изолирующими прослойками Письма в ЖЭТФ, Письма в ЖЭТФ, том 119, вып. 4, с. 296 – 301 (год публикации - 2024)
10.31857/S1234567824040086

3. Сахин В.О., Куковицкий Е.Ф., Лядов Н.М., Гарифьянов Н.Н., Камашев А.А., Таланов Ю.И. Транспортные исследования эффекта близости тонкой сверхпроводящей пленки на топологическом изоляторе Bi1.08Sn0.02Sb0.9Te2S Journal of Surface lnvestigatlon. X-Ray, Synchrotron and Neutron Тechniques, Journal of Surface lnvestigatlon. X-Ray, Synchrotron and Neutron Тechniques, V. 18, № 6. 2024 (год публикации - 2024)

4. Камашев А.А., Валидов А.А., Гарифьянов Н.Н., Гарифуллин И.А. Model of a superconducting spin valve with insulating layers Physica C: Superconductivity and its applications, 618, 1354461 (год публикации - 2024)
10.1016/j.physc.2024.1354461

5. Камашев А.А., Гарифьянов Н.Н., Валидов А.А., Катаев В.Е., Осин А.С., Фоминов Я.В., Гарифуллин И.А. Superconducting spin valve effect in Co/Pb/Co heterostructures with insulating interlayers Beilstein Journal of Nanotechnology, Beilstein J. Nanotechnol. 2024, 15, 457–464 (год публикации - 2024)
10.3762/bjnano.15.41