Vis enkel innførsel

dc.contributor.advisorLinder, Jacob
dc.contributor.authorFyhn, Eirik Holm
dc.date.accessioned2019-10-29T15:00:54Z
dc.date.available2019-10-29T15:00:54Z
dc.date.issued2019
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11250/2625260
dc.description.abstractSelv vanligvis ikke-superledende materialer kan oppføre seg superledende dersom de blir plassert inntil en superleder. Dette fenometet kalles the proximity effect på engelsk, og når to materialer plasseres inntil hverandre på denne måten kan det oppstå ny fysikk som ikke finnes i materialene hver for seg. Studien av slike heterogene mesoskopiske strukturer tilbyr gode muligheter, både for grunnleggende og anvendt forskning innen mange ulike felt innen fysikk, slik som kvantedata- maskiner, spinntronikk, interferometri og superledning. Likevel er det fortsatt mye som ukjent, og mange problemer er fortsatt uløste. Denne oppgaven tar for seg to slike problemer. Den første handler om dannelsen av superledende vortekser i superledende kondensater som er odd-frekvens og triplett-spinn. Den andre dreier seg om dannelsen av lukkede vorteksløkker i superledende systemer. Kvantiserte vortekser kan dannes når vanlige superledere eksponeres for et magnetfelt. Dette er et grunnleggende kjennetegn ved superledning, men likevel er lite kjent om hvis og hvordan vortekser kan oppstå i odd-frekvens superledere. Oddfrekvens superledning har aldri blitt observert å oppstå i et materiale spontant, men rene odd-frekvente superledende korrelasjoner kan oppstå i diffusive fullpolariserte ferromagneter dersom de plasseres i nærheten av konvensjonelle superledere. I denne oppgaven studerer jeg slike systemer og finner at superledende vortekser også kan danne seg i rene odd-frekvens triplett-spinn superledende kondensater. Jeg finner at vorteksene i halvmetaller har ekstra dynamikk sammenlignet med vorteksene i normale proksimitetssystemer. Denne dynamikken kan brukes til å avgjøre magnetiseringsvinkler ved grensesjikt som ellers kan være vanskelig å måle. I visse tilfeller antas det at kvantiserte vortkeser kan danne lukkede løkker. Disse superledende vorteksløkkene har vært fokus i mye teoretisk arbeid, men hittil har man ikke klart å detektere dem eksperimentelt. I den andre delen av denne oppgaven studerer jeg et system som jeg viser at gir vorteksløkker med størrelser som enkelt kan kontrolleres. Disse vorteks-løkkene kan gjøres vilkårlig store, og kan dermed justeres så de treffer overflaten. Dette betyr at de kan bli observert direkte, ettersom skanning-tunnelering-mikroskop allerede har blitt brukt til å se superledende vortekser på overflaten av proksimitetssystemer. Resultatene i denne oppgaven antyder også at man kan kontrollere vortekssløkker i andre systemer som er det ikke er like åpenbart at man kan kontrollere, men som det er enklere å lage eksperimentelt. Funnene som presenteres i denne oppgaven har gitt to innsendinger til tidsskriftet Physical Review Letters. Disse ligger vedlagt.
dc.description.abstractWhen otherwise non-superconducting materials are placed in close proximity to a superconductor, superconducting correlations can leak through their shared boundary. This phenomenon is known as the proximity effect and when two materials are placed adjacent to each other in this way it can lead to new physics not seen in either material on their own. The study of these heterogenic mesoscopic structures offer great opportunities for fundamental as well as applied research in various fields in physics, including quantum computation, spintronics, interferometry and superconductivity. Still, much remains unknown and many problems remains unsolved. This thesis tackles two such problems. The first is regarding the formation of superconducting vortices in pure triplet-spin odd-frequency superconducting condensates and the latter is about the formation of vortex loops in superconducting systems. Quantized vortices can form when ordinary superconductors are exposed to a magnetic field. This is a basic characteristic of superconductivity, but little is known about if and how vortices appear in odd-frequency superconductors. Odd-frequency superconductivity has never been observed to arise spontaneously in a material, but purely odd-frequency superconducting correlations do in fact occur in diffusive fully-polarized ferromagnets when they are placed in proximity to conventional superconductors. In this thesis I study such systems and find that superconducting vortices can also form in purely odd-frequency triplet-spin superconducting condensates. I find that, compared to vortices in normal proximity systems, the vortices in half-metals exhibit extra dynamics. This finding can possibly be used to determine interfacial magnetization angles which are difficult to find directly. In certain situations these quantized vortices are believed to form closed loops. These superconducting vortex loops have so far avoided experimental detection despite being the focus of much theoretical work. In the second part of this thesis I propose a system which host controllable superconducting vortex loops. Because the size of the loops in this system can be controlled and be made arbitrary large, they can be tuned so as to hit the surface. This makes them directly detectable through the method of scanning tunneling microscopy, a method which has already been used successfully to observe superconducting vortices. The findings in this thesis also suggest that vortex loops in systems which are less obviously controllable but more easy to create experimentally can be controlled in a similar fashion. The findings presented in this thesis has yielded two submissions to the journal Physical Review Letters. Preprints are attached in the appendix.
dc.languageeng
dc.publisherNTNU
dc.titleExotic Vortex Structures in Diffusive Superconducting Systems
dc.typeMaster thesis


Tilhørende fil(er)

Thumbnail

Denne innførselen finnes i følgende samling(er)

Vis enkel innførsel