Анотація до роботи:

Шевченко С.М. Струмові стани в мезоскопічних нормальних та надпровідних системах. Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико–математичних наук за спеціальністю 01.04.02 – теоретична фізика. Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАНУ. Харків, 2003.

Вивчено електронні стани в одновимірному квантовому кільці при урахуванні зовнішнього магнітного потоку, аксиально-симетричного поля поляризованих ядерних спінів і спін-орбітальної взаємодії. Показано, що персистентний струм виникає у відсутності зовнішнього магнітного потоку внаслідок конкуренції спін-орбітальної взаємодії і ядерного магнітного поля.

Показано, що поляризація ядерних спінів може використовуватися для виготовлення низковимірних структур. Розрахована часова залежність електронних станів і транспортного струму в квантовому дроті, що формується за допомогою поляризації ядерних спінів.

Вивчено вплив квантового ефективного потенціалу, що залежить від кривизни, (екстрапотенціала) на імовірність проходження і кондактанс квантового дроту, що містить участок в формі еліптичної дуги. Для сильно викривленого дроту в формі еліптичної дуги передбачена осциляторна залежність кондактанса від прикладеного напруження і від розміру дуги.

Досліджено стаціонарний ефект Джозефсона для точкових контактів між надпровідниками з f-хвильовим спарюванням для моделей параметра порядку, що використовуються для опису надпровідності в таких сполуках, як UPt₃ і Sr₂RuO₄. Показано, що різні моделі параметра порядку приводять до істотно різної струм-фазової залежності.

1. Рівноважному стану електронів в одновимірному квантовому кільці при урахуванні зовнішнього магнітного потоку, аксиально-симетричного поля поляризованих ядерних спінів і спін-орбітальної взаємодії відповідає стан з персистентним струмом. Персистентний струм виникає у відсутність зовнішнього магнітного потоку в двох випадках: поляризація ядерних спінів неоднорідна (аксиально-симетрична), при цьому струм не рівний нулю навіть у відсутність спін-орбітальної взаємодії; поляризація ядерних спінів однорідна (магнітне ядерне поле B_N направлене вздовж осі симетрії кільця), і персистентний струм виникає внаслідок конкуренції спін-орбітальної взаємодії і магнітного ядерного поля. Персистентний струм є осциллююча функція параметрів, що визначають електронні стани, а саме, ядерного магнітного поля, параметра спін-орбітальної взаємодії та інш.

2. Засіб створення низьковимірних структур шляхом поляризації ядерних спінів, що пропонується, складається в наступному: необхідно створити сильну локальну поляризацію ядерних спінів, яка здатна локалізувати двовимірний електронний газ в області максимальної поляризації. Даний засіб створення мезоскопічних структур цікавий у зв'язку з наступними причинами: значна величина ефективного магнітного поля, великий час його існування, можливість змінювати профіль потенціалу, і досягнення успіхів в локальному контролі поляризації ядерних спінів. Розглянуто квантовий дріт, створений шляхом поляризації ядерних спінів: вивчені електронні стани в ньому і транспортний струм через нього. Рівні поперечного квантування і, отже, кондактанс дроту залежать від часу внаслідок релаксації і дифузії поляризації ядерних спінів. Отримана відповідна часова залежність

3. Квантовий екстрапотенціал, що залежить від кривизни, істотно впливає на транспортні властивості квантового дроту, якщо його радіус кривизни менше подовжньої де-Бройльовської довжини хвилі. Для дроту з вигином з постійною кривизною урахування екстрапотенціала приводить до пониження кондактанса. Для дроту з вигином із змінною кривизною (в формі еліптичної дуги) кондактанс (внаслідок обліку екстрапотенціала) залежить осциляторно від прикладеної напруги і від розміру дуги. Таким чином для сильно викривлених дротів ефект екстрапотенціала не малий і повинен враховуватися у відповідних розрахунках. Більш того транспортні властивості викривленого квантового дроту, в зв'язку з обліком екстрапотенціала, визначаються його розміром, формою і величиною прикладеної напруги. Це означає, що, змінюючи дані параметри балістичного квантового дроту, можна змінювати на практиці його характеристики.

4. Струм-фазова залежність контакту двох надпровідників істотно залежить від вибору моделі параметра порядку в берегах. Для точкового контакту f-хвильових надпровідників струм-фазові залежності мають наступні властивості: виникнення спонтанної різниці фаз, існування струму вздовж площини контакту, наявність двох значень різниці фаз, відповідних рівноважному стану контакту. Істотно різні струм-фазові залежності для різних моделей параметра порядку дозволяють пропонувати відповідні експериментальні дані для визначення моделі параметра порядку, що реалізовується в таких надпровідниках, як UPt₃ і Sr₂RuO₄.

Публікації автора:

1. Cherkassky V.A., Shevchenko S.N., Rozhavsky A.S., Vagner I.D. Hyperfine-driven spontaneous persistent currents in mesoscopic rings // ФНТ – 1999. – Т.25,№7. – С.725-730.

2. Shevchenko S.N. and Kolesnichenko Yu.A. Conductance of the elliptically shaped quantum wire // ЖЭТФ – 2001. – Т.92, №5. – С.811-815.

3. Namiranian A., Khajehpour M.R.H., Kolesnichenko Yu.A., Shevchenko S.N. Conductivity of 2D curved microconstriction // Physica E – 2001.– Vol.10. – P.549-552.

4. Mahmoodi R., Shevchenko S.N., Kolesnichenko Yu.A. Josephson effect in point contacts between ''f-wave'' superconductors // ФНТ – 2002. – Т.28,№3. – С.262-269.

5. Pershin Yu.V., Shevchenko S.N., Vagner I.D., Wyder P. Electronic transport through nuclear-spin-polarization-induced quantum wire // Phys. Rev. B – 2002. – Vol.66, №3. – P.035303-1–035303-5.