Features of the behavior of the superconducting spin valve Fe1/Cu/Fe2/Cu/Pb on a piezoelectric substrate

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The properties of the superconducting spin valve Fe1/Cu/Fe2/Cu/Pb on a piezoelectric substrate PMN-PT ([Pb(Mg1/3Nb2/3) O3]0.7 — [PbTiO3]0.3) in external magnetic and electric fields are studied. The magnitude of the shift of the superconducting transition temperature more than 200 mK was found when the mutual orientation of the magnetizations of the ferromagnetic layers changes from antiparallel to perpendicular in the magnetic field H0 = 1 kOe. In this case, an anomalous behavior of the dependence of superconducting transition temperature on the angle between the magnetizations of the ferromagnetic layers was detected, which manifested itself in the maximum values of superconducting transition temperature at an orthogonal orientation of the magnetizations of the ferromagnetic layers. The full effect of the superconducting spin valve was observed. It has been established that with an increase in the applied electric field to the PMN-PT piezoelectric substrate, the shift of the superconducting transition temperature increases. The maximum shift was 10 mK at an electric field strength of 1 kV/cm.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. А. Kаmаshev

Federal Research Center Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: kаmаndi@mаil.ru

Zavoisky Physical-Technical Institute

Russian Federation, Kаzаn

A. A. Validov

Federal Research Center Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences

Email: kаmаndi@mаil.ru

Zavoisky Physical-Technical Institute

Russian Federation, Kаzаn

N. N. Garif’yanov

Federal Research Center Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences

Email: kаmаndi@mаil.ru

Zavoisky Physical-Technical Institute

Russian Federation, Kаzаn

S. А. Bolshakov

Federal Research Center Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences

Email: kаmаndi@mаil.ru

Zavoisky Physical-Technical Institute

Russian Federation, Kаzаn

R. F. Mamin

Federal Research Center Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences

Email: kаmаndi@mаil.ru

Zavoisky Physical-Technical Institute

Russian Federation, Kаzаn

I. A. Gаrifullin

Federal Research Center Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences

Email: kаmаndi@mаil.ru

Zavoisky Physical-Technical Institute

Russian Federation, Kаzаn

References

  1. Bulaevskii L.N., Buzdin A.I., Kuli´c M.L. et al. // Adv. Phys. 1985. V. 34. No 2. P. 175.
  2. Fischer O., Peter M. Magnetism: Magnetic properties of metallic alloys. Recent work on ferromagnetic superconductors. New York: Academic Press Inc., 1973.
  3. Rehmann S., Herrmannsdörfer T. // Phys. Rev. Lett. 1997. V. 78. No. 6. P. 1122.
  4. Garifullin I.A. // J. Magn. Magn. Mater. 2002. V. 240. P. 571.
  5. Chien C.L., Reich D.H. // J. Magn. Magn. Mater. 1999. V. 200. P. 83.
  6. Изюмов Ю.А., Прошин Ю.Н., Хусаинов М.Г. // УФН. 2002. Т. 172. № 2. С. 113.
  7. Buzdin A.I. // Rev. Mod. Phys. 2005. V. 77. No. 3. P. 935.
  8. Golubov A.A., Kupriyanov M.Y., Il’ichev E. // Rev. Mod. Phys. 2004. V. 76. No. 2. P. 411.
  9. Efetov K.B., Garifullin I.A., Volkov A.F., Westerholt K. // Magnetic heterostructures. Advances and perspectives in spinstructures and spintransport. Series Springer Tracts in Modern Physics. Berlin: Springer, 2007. 252 p.
  10. Bergeret F.S., Volkov A.F., Efetov K.B. // Rev. Mod. Phys. 2005. V. 77. P. 1321.
  11. Oh D., Youm S., Beаsley M.R. // Аppl. Phys. Lett. 1997. V. 71. Nо. 16. P. 2376.
  12. Tаgirоv L.R. // Physiса С. 1998. V. 307. P. 145.
  13. Buzdin A.I., Vedyayev A.V., Ryzhanova N.V. // Europhys. Lett. 1999. V. 48. No. 48. P. 686.
  14. Baladi´e I., Buzdin A.I., Ryazhanov N. et al. // Phys. Rev. B. 2000. V. 63. Art. No. 054518.
  15. Gu J.Y., You C.Y., Jiang J.S. et al. // Phys. Rev. Lett. 2002. V. 89. Аrt. Nо. 267001.
  16. Potenza A., Marrows C.H. // Phys. Rev. B. 2005. V. 71. Аrt. Nо. 180503.
  17. Moraru I.C., Pratt Jr. W.P., Birge N.O. // Phys. Rev. Lett. 2006. V. 96. Аrt. Nо. 037004.
  18. Miao G.-X., Ramos A.V., Moodera J. // Phys. Rev. Lett. 2008. V. 101. Аrt. Nо. 137001.
  19. Leksin P.V., Gаrif’yаnоv N.N., Gаrifullin I.А. et аl. // Аppl. Phys. Lett. 2010. V. 97. Аrt. Nо. 102505.
  20. Blamire M.G., Robinson J.W.A. // J. Phys. Cond. Matter. 2014. V. 26. Аrt. Nо. 453201.
  21. Eschrig M. // Rep. Progr. Phys. 2015. V. 78. Аrt. Nо. 104501
  22. Grein R., Löfwander T., Eschrig M. // Phys. Rev. B. 2013. V. 88. Аrt. Nо. 054502.
  23. Flokstra M.G., Cunningham T.C., Kim J. et аl. // Phys. Rev. B. 2015. V. 91. Аrt. Nо. 060501.
  24. Montiel X., Eschrig M. // Phys. Rev. B. 2018. V. 98. No. Аrt. Nо. 104513.
  25. Banerjee N., Ouassou J.A., Zhu Y. et аl. // Phys. Rev. B. 2018. V. 97. Аrt. Nо. 184521.
  26. Pugach N., Safonchik M., Belotelov V. et аl. // Phys. Rev. Appl. 2022. V. 18. Аrt. Nо. 054002.
  27. Leksin P.V., Garif’yanov N.N., Garifullin I.A. et аl. // Phys. Rev. Lett. 2012. V. 109. Аrt. Nо. 057005.
  28. Leksin P.V., Garif’yanov N.N., Kamashev A.A. et аl. // Phys. Rev. B. 2016. V. 93. Аrt. Nо. 100502
  29. Leksin P.V., Garif’yanov N.N., Kamashev A.A. et аl. // Phys. Rev. B. 2015. V. 91. Аrt. Nо. 214508.
  30. Камашев А.А., Валидов А.А., Гарифьянов Н.Н. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2023. Т. 87. № 4. С. 518; Kamashev A.A., Validov A.A., Garif’yanov N.N. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023. V. 87. No. 4. P. 448.
  31. Камашев А.А., Большаков С.А., Мамин Р.Ф., Гарифуллин И.А. // Изв. РАН. Сер. физ. 2023. Т. 87. № 9. С. 1268; Kamashev A.A., Bolshakov S.A., Mamin R.F., Garifullin I.A. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023. V. 87. No. 9. P. 1308.
  32. Камашев А.А., Гарифьянов Н.Н., Валидов А.А. и др. // Письма в ЖЭТФ 2019. Т. 110. № 5—6. С. 325; Kamashev A.A., Garif’yanov N.N., Validov A.A. et al. // JETP Lett. 2019. V. 110. No. 5. P. 342.
  33. Камашев А.А., Гарифьянов Н.Н., Валидов А.А. и др. // ЖЭТФ. 2020. Т. 158. № 2. С. 345. // Kamashev A.A., Garif’yanov N.N., Validov A.A. et al. // JETP. 2020. V. 131. No. 2. P. 311.
  34. Валидов А.А., Насырова М.И., Хабибуллин Р.Р., Гарифуллин И.А. // Изв. РАН. Сер. физ. 2023. Т. 87. № 4. С. 523; Validov A.A., Nasyrova M.I., Khabibullin R.R., Garifullin I.A. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023. V. 87. No. 4. P. 452.
  35. Bergeret F.S., Volkov A.F., Efetov K.B. // Phys. Rev. Lett. 2001. V. 86. Аrt. Nо. 4096.
  36. Volkov A.F., Bergeret F.S., Efetov K.B. // Phys. Rev. Lett. 2003. V. 90. Аrt. Nо. 117006.
  37. Mel’nikov A.S., Samokhvalov A.V., Kuznetsova S.M. et аl. // Phys. Rev. Lett. 2012. V. 109. Аrt. Nо. 237006.
  38. Efetov K.B., Garifullin I.A., Volkov A.F., Westerholt K. // Magnetic nanostructures. Spin dynamic and spin transport. Series Springer Tracts in Modern Physics. Berlin: Springer-Verlag, 2013. P. 85.
  39. Singh А., Vоltаn S., Lаhаbi K., Ааrts J. // Phys. Rev. X. 2015. V. 5. Аrt. Nо. 021019.
  40. Kаmаshev А.А., Gаrif’yаnоv N.N., Vаlidоv А.А. et аl. // Beilstein J. Nаnоteсhnоl. 2019. V. 10. P. 1458.
  41. Kаmаshev А.А., Gаrif’yаnоv N.N., Vаlidоv А.А. et аl. // Phys. Rev. B. 2019. V. 100. Аrt. Nо. 134511.
  42. Kamashev A.A., Leontyev A.V., Garifullin I.A. et al. // Ferroelectrics. 2022. V. 592. No. 1. P. 123.
  43. Zhang W., Wang Z., Yang X. et аl. // J. Cryst. Growth. 2021. V. 560—561. Аrt. Nо. 126061.
  44. Zhang Z., Xu J., Yang L. et аl. // Sens. Actuators A. 2018. V. 283. P. 273
  45. Song H.-C., Kang C.-Y., Yoon S-Y et аl. // Single Crystals. Met. Mater. Int. 2012. V. 18. P. 499.
  46. Leksin P.V., Kamashev A.A., Schumann J. et аl. // Nano Research. 2016. V. 9. P. 1005.
  47. Fоminоv Yа.V., Gоlubоv А.А., Kаrminskаyа T. Yu. et al. // Письма в ЖЭТФ. 2010. Т. 91. С. 329.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Model of the studied structures of the SSC (a). Scheme of measuring the specific electrical resistance of samples by the standard four-contact method in an electric field (b): 1, 4 — current electrodes; 2, 3 — potential electrodes; 5, 6 — capacitive plates (capacitor plates) for applying an electric field to the piezoelectric substrate.

Download (362KB)
3. Fig. 2. Superconducting transition curves for the PMN-PT/Fe1(3 nm)/Cu(4 nm)/Fe2(1 nm)/Cu(1.2 nm)/Pb(60 nm) sample, measured at different orientations of the magnetizations of the F-layers (P – α = 0°; PP — α = 90°; AP — α = 180°) in an external magnetic field H0 = 1 kOe. The experimental error corresponds to the size of the symbols.

Download (81KB)
4. Fig. 3. Dependence of the Tc shift (ΔTc΄) on the strength of the external electric field (E) applied to the PMN-PT piezoelectric substrate for the PMN-PT/Fe1(3 nm)/Cu(4 nm)/Fe2(1 nm)/Cu(1.2 nm)/Pb(60 nm) sample. The inset shows the superconducting transition curves for the PMN-PT/Fe1(3 nm)/Cu(4 nm)/Fe2(1 nm)/Cu(1.2 nm)/Pb(60 nm) sample when an electric field is applied to the PMN-PT piezoelectric substrate. The experimental error corresponds to the size of the symbols.

Download (80KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».