Физика Низких Температур: Том 47, Выпуск 12 (Декабрь 2021), c. 1079-1089    ( к оглавлению , назад )

Reentrant superconductivity in a hybrid heterostructure with a high transparency barrier

E. E. Zubov

G. V. Kurdyumov Institute for Metal Physics, National Academy of Science of Ukraine, Kyiv 03142, Ukraine

Department for Research, Joint Research Laboratory for Dynamics of Electronic Processes in Hybrid Structures, Vasyl’ Stus Donetsk National University, Vinnytsia 21021, Ukraine
E-mail: eezubov@ukr.net

Received June 22, 2021, published online October 25, 2021

Abstract

Within the framework of the self-consistent effective field approximation of the time-dependent perturbation theory, an influence of the electron tunneling on the spontaneously induced order parameters in a normal metal–superconductor hybrid structure is considered. For a normal-metal model, which does not take into account electron-electron scattering, as well as electron-phonon coupling, a critical barrier transparency, corresponding to the disappearance of superconductivity in the ground state, was obtained. The presence of incoherent excitations leads to a complex relationship between the effects of ordering, thermal fluctuations, and tunneling. Near the critical barrier transparency, this can stabilize a superconducting state in the certain temperature intervals. As a result, a reentrant superconductivity phenomenon was observed. The studied spectral properties of the hybrid structure reflect the existence of both coherent and incoherent elementary excitations.

Анотація

В рамках самоузгодженого наближення ефективного поля часової теорії збурень розглядається вплив тунелювання електронів на спонтанні та індуковані параметри порядку в гібридній структурі нормальний метал–надпровідник. Для моделі без електрон-електронного розсіювання, а також електрон-фононного зв’язку в нормальному металі отримано критичну бар’єрну прозорість, коли надпровідність зникає в основному стані. Наявність некогерентних збуджень призводить до складного взаємозв’язку ефектів упорядкування, теплових флуктуацій та тунелювання. Поблизу критичної бар’єрної прозорості це може стабілізувати надпровідний стан у певних температурних інтервалах. В результаті спостерігається явище поворотної надпровідності. Вивчені спектральні властивості цієї гібридної структури відображають існування як когерентних, так і некогерентних елементарних збуджень.

Key words: superconductivity, critical temperature, hybrid structure, tunnel barrier, proximity effect, coherence effect.