铁磁/超导多层结构中的自旋三重配对

孟豪，任亚杰

(陕西理工学院 物理与电信工程学院， 陕西 汉中 723000)

[摘要]通过自洽求解Bogoliubov-de Gennes方程研究了具有非共线界面磁矩的铁磁-超导-铁磁多层结构中的自旋三重配对，发现非共线磁矩可以在界面区域引起一个自旋倒易散射。该散射能够将超导体中的自旋单重对转化为铁磁体中自旋相同的三重对。当超导两侧铁磁体的磁矩结构对称时，自旋相同的三重对可以分别在超导和铁磁区域的局域态密度中引起一个尖锐的零能电导峰。当铁磁体的磁矩反对称时，两侧铁磁体之间将会发生交错Andreev反射并形成自旋单重对，从而在局域态密度的零能电导峰中心产生一个明显的凹陷。局域态密度的这些特征可以通过实验测量微分电导谱加以验证。

[关键词]Andreev反射；交错Andreev反射；自旋倒易散射；自旋单重对；自旋三重对

[文章编号]1673-2944(2015)04-0071-08

[中图分类号]O511

收稿日期：2014-11-14

基金项目：国家自然科学基金资助项目(11447112)；陕西理工学院科研基金资助项目(SLGKYQD2-01)

作者简介：孟豪(1982—)，男，陕西省兴平市人，陕西理工学院讲师，博士后，主要研究方向为超导电性、铁磁-超导异质结量子输运；[通信作者]任亚杰(1964—)，男，陕西省洋县人，陕西理工学院教授，硕士，主要研究方向为凝聚态理论。

(a) 正常Andreev反射　　　　　(b) 正常遂穿

(c) 自旋倒易Andreev反射　　　(d) 自旋倒易遂穿　 图1　电子从F射入S的4种输运过程

对于F1/S/F2结构，若F1和F2的磁化方向平行，在F/S界面处只能发生正常Andreev反射。若F1和F2的磁化方向反平行并且S层厚度不大于超导相干长度ξ0，自旋向上的电子从F1入射以后，自旋向下的空穴除了反射回F1外，还可以射入F2并在S内形成一个Cooper对。……