Odd triplet superconductivity in superconductor–ferromagnet hybrid structures

F. Sebastián Bergeret; Anatoly F. Volkov; Konstantin B. Efetov

doi:10.1016/j.crhy.2005.12.003

Odd triplet superconductivity in superconductor–ferromagnet hybrid structures
[Superconductivité triplet impaire dans les structures hybrides supraconducteur–ferromagnétique]

F. Sebastián Bergeret ¹ ; Anatoly F. Volkov ^2,³ ; Konstantin B. Efetov ^2,⁴

¹ Departamento de Física Teorica´ de la Materia Condensada C-V, Universidad Autónoma de Madrid, 28049 Madrid, Spain
² Theoretische Physik III, Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Germany
³ Institute of Radioengineering and Electronics of the Russian Academy of Sciences, 103907 Moscow, Russia
⁴ L.D. Landau Institute for Theoretical Physics, 117940 Moscow, Russia

Comptes Rendus. Physique, Volume 7 (2006) no. 1, pp. 128-135.

Résumé
Abstract

Nous étudions l'effet de proximité dans des structures supraconducteur–ferromagnétique diffusives. Nous montrons en particulier qu'une composante triplet du condensat apparaît. Cette composante est fonction impaire de la fréquence de Matsubara et fonction paire du moment. Elle est donc insensible à la diffusion par les impuretés non magnétiques. Si le champ d'échange du matériau ferromagnétque est spatialement uniforme, seule apparaît la composante triplet de spin projeté $S_{z} = 0$ . Elle pénètre dans le ferromagnétique sur la courte distance $ξ_{h} = \sqrt{D / h}$ (où D est le coefficient de diffusion et h le champ d'échange), tout comme la composante singulet. Cependant, si l'échange n'est pas uniforme, le condensat possède aussi les composantes avec projections $S_{z} = \pm 1$ . Ces dernières sont des composantes à longue portée qui pénètrent le ferromagnétique sur la distance $ξ_{T} = \sqrt{D / T}$ (où T est la température). Nous proposons plusieurs expériences destinées à détecter la composante triplet impaire.

We study the proximity effect in diffusive superconductor–ferromagnet structures. In particular we show that a triplet component of the condensate appears. This component is an odd function of the Matsubara frequency and an even function of the momentum. Therefore it is insensitive to the scattering by non-magnetic impurities. If the exchange field of the ferromagnet is homogeneous in space, only the triplet component with spin projection $S_{z} = 0$ appears. The latter penetrates into the ferromagnet over the short length $ξ_{h} = \sqrt{D / h}$ (D is the diffusion coefficient and h the exchange field) like the singlet component. However, if the exchange is not homogeneous the condensate has also the components with projections $S_{z} = \pm 1$ . These are long-range components which penetrate the ferromagnet over the $ξ_{T} = \sqrt{D / T}$ (T is the temperature). We propose some experiments in order to detect the odd triplet component.

Publié le : 2006-01-01

DOI : 10.1016/j.crhy.2005.12.003

Keywords: Superconductivity, Magnetism, Proximity effect
Mot clés : Superconductivité, Magnétism, Effet de proximité

Affiliations des auteurs :

F. Sebastián Bergeret ¹ ; Anatoly F. Volkov ^{2, 3} ; Konstantin B. Efetov ^{2, 4}

¹ Departamento de Física Teorica´ de la Materia Condensada C-V, Universidad Autónoma de Madrid, 28049 Madrid, Spain
² Theoretische Physik III, Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Germany
³ Institute of Radioengineering and Electronics of the Russian Academy of Sciences, 103907 Moscow, Russia
⁴ L.D. Landau Institute for Theoretical Physics, 117940 Moscow, Russia

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F. Sebastián Bergeret; Anatoly F. Volkov; Konstantin B. Efetov. Odd triplet superconductivity in superconductor–ferromagnet hybrid structures. Comptes Rendus. Physique, Volume 7 (2006) no. 1, pp. 128-135. doi : 10.1016/j.crhy.2005.12.003. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2005.12.003/

Bibliographie
Cité par

[1] A.A. Golubov; M.Y. Kupriyanov; E. Il'ichev Rev. Mod. Phys., 76 (2004), p. 411

[2] A. Buzdin Rev. Mod. Phys., 77 (2005), p. 935

[3] F.S. Bergeret; A.F. Volkov; K.B. Efetov Rev. Mod. Phys., 77 (2005), p. 1321

[4] A.I. Buzdin; M.Y. Kupriyanov JETP Lett., 52 (1990), p. 1089

[5] Z. Radovic; L. Dobrosavljevic-Grujic; A.I. Buzdin; J.R. Clem Phys. Rev. B, 44 (1991), p. 759

[6] J.S. Jiang; D. Davidović; D. Reich; C.L. Chien Phys. Rev. Lett., 74 (1995), p. 314

[7] H.K. Wong; B. Jin; H.Q. Yang; J.B. Ketterson; J.E. Hillard J. Low Temp. Phys., 63 (1986), p. 307

[8] C. Strunk; C. Sürgers; U. Paschen; H.v. Löhneysen Phys. Rev. B, 49 (1994), p. 4053

[9] V. Mercaldo; C. Affanasio; C. Coccorese; L. Maritato; S.L. Prischepa; M. Salvato Phys. Rev. B, 53 (1996), p. 14040

[10] M. Velez; M.C. Cyrille; S. Kim; J.L. Vicent; I.K. Schuller Phys. Rev. B, 59 (1999), p. 14659

[11] T. Mühge; N. Garif'yanov; Y.V. Goryunov; G.G. Khaliullin; L.R. Tagirov; K. Westerholt; I.A. Garifullin; H. Zabel Phys. Rev. Lett., 77 (1996), p. 1857

[12] L.N. Bulaevskii; V.V. Kuzii; A.A. Sobyanin; L.N. Bulaevskii; V.V. Kuzii; A.A. Sobyanin JETP Lett., 25 (1977), p. 314

[13] V.V. Ryazanov; V.A. Oboznov; A.Y. Rusanov; A.V. Veretennikov; A.A. Golubov; J. Aarts Phys. Rev. Lett., 86 (2001), p. 2427

[14] T. Kontos; M. Aprili; J. Lesueur; X. Grison Phys. Rev. Lett., 86 (2001), p. 304

[15] T. Kontos; M. Aprili; J. Lesueur; F. Genet; B. Stephanidis; R. Boursier Phys. Rev. Lett., 89 (2002), p. 137007

[16] Y. Blum; M.K.A. Tsukernik; A. Palevski Phys. Rev. Lett., 89 (2002), p. 187004

[17] H. Sellier; C. Baraduc; F. Lefloch; R. Calemczuk Phys. Rev. Lett., 92 (2004), p. 257005

[18] A. Bauer; J. Bentner; M. Aprili; M.L.D. Rocca; M. Reinwald; W. Wegscheider; C. Strunk Phys. Rev. Lett., 92 (2004), p. 217001

[19] F.S. Bergeret; A.F. Volkov; K.B. Efetov Phys. Rev. Lett., 86 (2001), p. 4096

[20] A. Kadigrobov; R.I. Skehter; M. Jonson Europhys. Lett., 54 (2001), p. 394

[21] A.I. Larkin; Yu.N. Ovchinnikov; A.I. Larkin; Yu.N. Ovchinnikov JETP, 55 (1968), p. 2262

[22] G. Eilenberger Z. Phys., 195 (1968), p. 214

[23] K.L. Usadel Phys. Rev. Lett., 25 (1970), p. 507

[24] F.S. Bergeret; A.F. Volkov; K.B. Efetov Phys. Rev. B, 64 (2001), p. 134506

[25] M.Y. Kuprianov; V.F. Lukichev Sov. Phys. JETP, 67 (1988), p. 1163

[26] A.V. Zaitsev; A.V. Zaitsev JETP, 86 (1984), p. 1742

[27] A.J. Legget Rev. Mod. Phys., 47 (1975), p. 331

[28] A.F. Volkov; F.S. Bergeret; K.B. Efetov Phys. Rev. Lett., 90 (2003), p. 117006

[29] F.S. Bergeret; A.F. Volkov; K.B. Efetov Phys. Rev. B, 68 (2003), p. 064513

[30] M. Giroud; H. Courtois; K. Hasselbach; D. Mailly; B. Pannetier Phys. Rev. B, 58 (1998), p. 11872

[31] V.T. Petrashov; I.A. Sosnin; I. Cox; A. Parsons; C. Troadec Phys. Rev. Lett., 83 (1999), p. 3281

[32] Y.V. Fominov; N.M. Chtchelkatchev; A.A. Golubov Phys. Rev. B, 66 (2002), p. 014507

[33] V.L. Berezinskii JETP Lett., 20 (1975), p. 287

[34] T.R. Kirkpatrick; D. Belitz; T.R. Kirkpatrick; D. Belitz Phys. Rev. B, 66 (1991), pp. 1536-8408

[35] P. Coleman; E. Miranda; A. Tsvelik; P. Coleman; E. Miranda; A. Tsvelik; P. Coleman; E. Miranda; A. Tsvelik Phys. Rev. Lett., 74 (1995), p. 165

[36] A. Balatsky; E. Abrahams Phys. Rev. B, 45 (1992), p. 13125

[37] A. Balatsky; E. Abrahams; D.J. Scalapino; J.R. Schrieffer Phys. Rev. B, 52 (1995), p. 1271

[38] M.D. Lawrence; N. Giordano J. Phys. Cond. Matter, 8 (1996), p. 563

[39] J. Aumentado; V. Chandrasekhar Phys. Rev. B, 64 (2001), p. 054505

[40] M. Giroud; K. Hasselbach; H. Courtois; D. Mailly; B. Pannetier Eur. Phys. J. B, 31 (2003), p. 103

[41] P. Nugent; I. Sosnin; V.T. Petrashov J. Phys. Condens. Matter., 16 (2004), p. L509

[42] Z. Sefrioui; D. Arias; V. Peña; J.E. Villegas; M. Varela; P. Prieto; C. León; J.L. Martinez; J. Santamaria Phys. Rev. B, 67 (2003), p. 214511

[43] M. Eschrig; J. Kopu; J.C. Cuevas; G. Schön Phys. Rev. Lett., 90 (2003), p. 137003

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