Statique et dynamique des vortex dans les supraconducteurs anisotropiques et/ou magnétiques

Vortex statics and dynamics in anisotropic and/or magnetic superconductors.

• Auteur / Autrice : Anton Bespalov
• Direction : Alexandre Bouzdine, Alexander S. Melʹnikov
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Lasers, matière et nanosciences
• Date : Soutenance le 29/09/2014
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement d'accueil : Université Bordeaux-I (1971-2013)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Ondes et Matière d'Aquitaine
• Jury : Président / Présidente : Philippe Tamarat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Javier Eulogio Villegas-Hernandes
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Manuel Houzet, Dimitri Roditchev

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dynamique

Vortex (supraconducteurs)

Ondes de spin

Supraconductivité

Mots clés libres

Vortex Abrikosov

Pinning

Écoulement de vortex

Supraconducteurs ferromagnétiques

Ondes de spin

Abrikosov vortices

Pinning

Flux-flow

Ferromagnetic superconductors

Spin waves

Résumé

Récemment, les études des propriétés de vortex Abrikosov dans des systèmes fortement anisotropes et magnétiques ont été stimulées par la découverte des supraconducteurs à base de fer et des supraconducteurs ferromagnétiques.Dans cette thèse nous étudions la statique et la dynamique de vortex dans ces systèmes. D’abord, le problème de l'interaction de vortex avec un petit défaut a été examiné dans le cadre de la théorie de Ginzburg-Landau. Le potentiel de pinning pour une cavité cylindrique elliptique a été calculé. D'autre part, la conductivité d'un supraconducteur anisotrope à l'état mixte a été analysée en détail dans le cadre de la théorie de Ginzburg-Landau dépendant du temps.Une partie significative de la thèse est consacrée à l'étude de l'interaction entre lesondes de spin (magnons) et vortex dans les supraconducteurs ferromagnétiques.Nous avons démontré que le spectre de magnon acquiert une structure de bande en présence d'un réseau de vortex idéal. En utilisant les équations phénoménologiques de London et de Landau-Lifshitz-Gilbert, nous avons étudié les réponses ac et dc de vortex dans les supraconducteurs ferromagnétiques. Enfin, nous avons examiné l'état de vortex dans des structures hybrides supraconducteur(S)-ferromagnétique(F)(par exemple, super-réseaux FS) avec une forte dispersion spatiale de la susceptibilité magnétique. Dans ces systèmes l'électrodynamique supraconductrice peut être fortement non locale, qui mène à l'attraction des vortex et à une transition de phase du premier ordre dans la phase de vortex.

Recently, the studies of the properties of Abrikosov vortices in strongly anisotropicand magnetic media have been stimulated by the discovery of the iron-based andferromagnetic superconductors. In this thesis an analysis of vortex statics anddynamics in such systems has been carried out. Firstly, the problem of vortex pinningon a small defect has been considered. Within the Ginzburg-Landau theory thepinning potential for a cavity in the form of an elliptical cylinder has been derived.Secondly, the flux-flow conductivity of an anisotropic superconductor has beenanalyzed in detail within the time-dependent Ginzburg-Landau theory.A significant part of the thesis is devoted to the study of interplay between spinwaves (magnons) and vortices in ferromagnetic superconductors. We havedemonstrated that the magnon spectrum acquires a Bloch-like band structure in thepresence of an ideal vortex lattice. Using the phenomenological London and Landau-Lifshitz-Gilbert equations, we studied the ac and dc responses of vortices inferromagnetic superconductors. Finally, we investigated the vortex state insuperconductor-ferromagnet (FS) hybrid structures (e. g., FS superlattices) withstrong spatial dispersion of the magnetic susceptibility. In such systems thesuperconducting electrodynamics may be strongly nonlocal, which leads to theattraction of vortices and to a first order phase transition at the lower critical field.