Weyl半金属超导结输运性的研究

论文摘要

自从人们第一次在拓扑材料中发现Weyl半金属（WSM）后,关于Weyl输运性的研究引起了人们广泛的关注。Weyl费米子是一种十分奇特的粒子,其最主要的特点是其具有特定的手征性。Weyl半金属这一奇特性质导致其在输运领域有着独特的现象,如:手征反常,手征磁效应,反常霍尔效应,以及非局域电导等等。另外,Weyl半金属还具有拓扑不变性,即加入一定微扰不会改变其拓扑性质。本文主要利用Weyl半金属奇特的手征特性,计算其与超导连接形成超导结的隧道电流受磁场的影响。首先,我们研究了N-WSM-SC（Nomal-WSM-Superconducter）超导结电导随磁场的变化。在这里,我们发现Weyl半金属中磁场的改变仅仅是改变Weyl点在动量空间的位置,我们计算了这一变化关系。我们还利用BTK理论计算了Weyl半金属超导超导结界面的反射系数,我们发现Weyl半金属超导界面与正常金属超导界面相比,具有正常反射不消失的特点,且由于Weyl半金属时间反演对称性的打破,电子空穴转换过程中会额外积累一个相位,这一相位与Weyl波矢有关。我们最终利用磁场对Weyl波矢的影响来调控这个额外相位,从而调控隧道电流。然后,我们在这一模型的基础上计算了Weyl半金属超导约瑟夫森结中约瑟夫森流在磁场作用下的变化。在这个模型中,我们主要利用了反射矩阵计算Andreev束缚态的方法。将电子空穴波函数写出四分量的形式,并利用超导界面电子空穴的转化机制将波函数分解为两个二维方程,通过计算Andreev束缚态计算约瑟夫森电流,并改变磁场观察电流的变化,同时,我们在这一模型中还能看到Weyl半金属空间尺寸对约瑟夫森电流的影响,这是正常金属约瑟夫森电流所不具备的。通过这两个Weyl超导隧道结电流模型,我们得到了磁场调控下Weyl半金属超导隧道电流谱,以及其他参数,如Weyl空间尺寸,变化下的电流谱。我们发现,除了前人利用门电压或者电场对Weyl半金属超导隧道电流进行调控外,磁场也具有调控作用,且灵敏度更高。这一研究为将来Weyl半金属电子器件奠定理论基础。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 何明

导师: 汪军

关键词: 半金属,隧穿电导,反射,约瑟夫森电流,量子矩阵散射方法,铁磁交换能

来源: 东南大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学,物理学

单位: 东南大学

分类号: O511;O469

DOI: 10.27014/d.cnki.gdnau.2019.000968

总页数: 52

文件大小: 1570K

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