拓扑绝缘体基铁磁/f-波超导隧道结Andreev反射研究

基于Bogoliubov-de Gennes方程和Blonder-Tinkham-Klapwijk理论研究了三维拓扑绝缘体基铁磁/各向异性f-波超导隧道结的Andreev反射,其中f-波超导体选取f₁和f₂-波两种配对势.研究发现,对于f₁和f₂波,铁磁体中的磁能隙可以增强传统的Andreev逆向反射,但对Andreev镜面反射有抑制作用;但随着施加在超导体顶部电极上的栅极电位的增加,两种类型的反射都会增强.通过改变磁能隙,可以调节两种反射在准粒子输运过程中占有优势的程度.这些结果提供了一种实验检测拓扑绝缘体薄膜中镜面Andreev反射的方法.此外,隧穿电导和散粒噪声谱的差异可用于区分f₁和f₂波配对势.     

塞曼效应对正常金属/超导/正常金属双隧道结中的相干隧穿电导的影响

在超导中通过外加塞曼磁场,研究正常金属/超导/正常金属双隧道结中的量子相干输运。同时考虑从一个正常金属电极注入一电子,从另一个正常金属电极注入一空穴,推导出系统的微分电导的一般公式。研究表明,电导谱随偏压展示振荡行为,随着温度和磁场的增大,其振荡振幅被降低,且塞曼能可导致电导峰的塞曼劈裂。在隧道极限下,超导体中会形成一系列束缚态。     

铁磁-p波超导结中的自旋极化隧道谱与散粒噪声

考虑到界面的势垒散射和铁磁层中的磁交换作用，依照Sr2RuO4超导体具有自旋三重配对态的p波对称结构，研究铁磁-p波超导结中的自旋极化隧道谱与散粒噪声，研究表明：1.对于幺正配对态，随着铁磁层中磁交换劈裂增强，隧道谱与散粒噪声都减少；2.对于非幺正配对态，隧道谱与散粒噪声都依赖于铁磁层的磁化轴方向，当磁化轴平行于非幺正配对态的自旋轴时，在低偏压下磁交换作用能使隧谱与散粒噪声增强，而当磁化轴反平行于自旋转轴时，其结果相反。     

铁磁-超导隧道结中的散粒噪声

考虑到铁磁层中的自旋极化效应与粗糙界面散射效应,利用散射理论,讨论铁磁超导隧道结中的散粒噪声.计算表明:磁交换作用可以抑制隧道结系统的平均电流与散粒噪声功率,而粗糙界面散射可以增强系统的平均电流与散粒噪声功率 关键词： 铁磁 超导 隧道结 散粒噪声     

正常金属/铁磁绝缘层/p波超导体结的隧道谱

利用Blonder-Tinkham-Klapwijk理论,计算了正常金属/铁磁绝缘层/p波超导体结的隧道谱.结果表明:(1)在正常金属/铁磁绝缘层/p波超导体结的隧道谱中存在零偏压电导峰、零偏压电导凹陷;(2)在Px波结的隧道谱中,磁散射能导致零偏压电导峰的劈裂,而界面的粗糙散射却可以阻止其劈裂;(3)界面的势垒散射,磁散射及其与粗糙散射的共同作用对px、py波结零偏压电导的影响是不同的.     

金属-绝缘层-铁磁/超导结的隧道谱与散粒噪声

通过求解Bogoliubov-de Gennes(BdG)方程,利用推广的Blonder-Tinkham-Klapwijk(BTK)的理论,计算了金属-绝缘层-铁磁／超导态(N／L／FS)结的微分电导、平均电流和散粒噪声功率．研究表明：铁磁超导态中的磁交换能能使微分电导峰产生Zeeman劈裂,劈裂峰的能量问隔为2Eh,结界面势垒散射抑制隧道结的微分电导、平均电流和散粒噪声功率．     

铁磁-高Tc氧化物超导结中的粗糙界面散射效应对隧道谱的影响

考虑到铁磁层中的磁交换作用,以及界面的粗糙散射效率,利用推广的Blonder-Tin-kham-Klapwijk理论模型,计算铁磁－高Tc氧化物超导结中的隧道谱,研究表明：（1）铁磁层中的磁交换能能压零偏压电导峰的高度,并能感应出零偏电导凹隐;（2）粗糙界面散射除了高有压低零偏压电导峰,还有使零偏压凹隐处感应出一中心峰,该结果能较好地解释最近的两篇关于La2/3Ba1/3MnO3/DyBa2Cu3O7与La2/3Ba1/3MnO3/YBa2Cu3O7-δ结中隧道谱的实验报道。     

正常金属-铁磁绝缘层-d波超导结中的磁散射对量子输运的影响

在正常金属-铁磁绝缘层-d波超导隧道结中,考虑到铁磁绝缘层的粗糙界面散射和磁散射效应,运用Bogoliubov-de Gennes(BdG)方程和Blonder-Tinkham-klapwijk(BTk)理论模型,计算隧道结中的准粒子传输系数和微分电导.计算表明：1)粗糙界面散射和磁散射都能压低零偏压电导峰,其中磁散射能使零偏压峰滑移,而粗糙界面却能阻止零偏压峰的滑移,且随着两种散射强度的逐渐增大,又能使零偏压电导峰渐渐变为凹陷;(2)当铁磁层离开超导表面有若干相干长度时,隧道谱中将呈现一些子能隙谐振峰. 关键词：     

双层结构铁磁-超导隧道结的直流Josephson电流

通过求解Bogoliubov_de Gennes(BdG)方程得到铁磁超导共存态(FS)的自洽方程，在考虑结 界面的粗糙情形下，由推广的Furusaki_Tsukada(FT)的电流公式计算了铁磁超导态/ 绝缘层 / 铁磁超导态(FS/I/FS)结的直流Josephson电流，讨论了FS/I/FS结的直流Josephson临界 电流随磁交换能、温度的变化情况.研究表明：当结界面势垒散射强度和粗糙势垒散射强度 比较弱时磁交换能总是抑制FS/I/FS结的直流Josephson临界电流，而当结左右两边FS中铁 关键词： FS/I/FS超导隧道结 铁磁超导共存态 直流Josephson电流 粗糙势垒散射     

塞曼效应对正常金属/d波超导结中微分电导的影响

通过外加塞曼磁场在d波超导中,研究磁场对d波超导及其正常金属/d波超导结中隧道谱的影响。研究表明(1)塞曼磁场能使能隙变小,且随着磁场变大,超导态会变为正常态,产生一级相变;(2)塞曼磁场可导致零偏压电导峰劈裂,劈裂宽度为2h0(h0为塞曼能)。     

具有铁磁绝缘层的双层f波超导体结的直流Josephson电流

通过计算具有铁磁绝缘层的双层f波超导体结中铁磁绝缘层的磁散射对直流Josephson电流的影响,研究了f波超导体(fS)/铁磁绝缘层(FI)/f波超导体(fS)结的直流Josephson电流与温度和结两侧相位差((?))之间的关系.研究表明:fS/FI/fS结界面的粗糙散射和磁散射总是抑制结中准粒子的Andreev反射,降低流过fS/FI/fS结的直流Josephson电流,且结的直流Josephson电流随相位差的变化曲线强烈依赖于f波超导体的晶轴方位角(α).     

具有铁磁绝缘层超导体结的直流Josephson电流

在s波超导体/铁磁绝缘层/s波超导体Josephson结（S/FI/S）中，考虑结界面铁磁绝缘层的磁散射和粗糙散射情况下，运用Bogoliubov-de(BdG)方程和Furusaki-Tsukada(FT)的电流公式计算准粒子的输运系数及S/FI/S结的直流Josephson电流与温度T，结两侧的相位差之间的关系，研究表明：结界面的磁散射和粗糙散射均抑制结中准粒子的Andreev反射，降低了流过S/FI/S结的直流Josephson电流。     

绝缘层方势垒影响下N/I/自旋三重态p波超导体结的隧道谱

以方势垒描述正常金属/绝缘层/自旋三重态p波超导结中绝缘层对准粒子输运的影响,通过求解Bogoliubov-de Gennes(BdG)方程,利用Blonder-Tinkham-Klapwijk(BTK)理论,计算了p波超导结的隧道谱.研究表明:(1)绝缘层厚度的增加,可导致自旋三重态p波超导结隧道谱中出现亚能隙共振峰...     

铁磁绝缘层对正常金属/铁磁绝缘层/正常金属/p波超导结隧道谱的影响

在正常金属/铁磁绝缘层/正常金属/自旋三重态p波超导隧道结中,考虑到铁磁绝缘层的磁散射和粗糙界面散射,运用Bogoliubov-de Gennes(BdG)方程和Blonder-Tinkham-Klapwijk(BTK)理论模型,研究了铁磁绝缘层对隧道结微分电导的影响.研究表明:(1)对于px波,粗糙界面散射和磁散射都能使零偏压电导峰变低,能隙处凹陷升高;随着磁散射的增强,谱线的尖锐峰消失,宽峰逐渐变为凹陷;(2)对于py波,粗糙界面散射和磁散射都能使零能凹陷上移,能隙峰变低,随着粗糙界面散射的增强,两能隙峰间距减小;随着中间正常金属层厚度的增加,能隙内电导随外加偏压呈现振荡行为,能隙外电导仅与普通势垒有关;(3)对于px+ipy波,随着粗糙界面散射的增强,零偏压电导峰被压低,双凹陷处的值逐渐增大为小的能隙峰,而磁散射并不改变谱线中各凹陷处的电导值.     

铁磁-d波超导结中的粗糙界面散射和自旋反转效应对隧道谱的影响

考虑到铁磁层中的自旋极化效应、以及界面的粗糙散射和自旋反转效应,利用推广了的Blonder Tinkham Klapwijk理论模型,计算铁磁d波超导结中的自旋极化隧道谱.研究表明1)自旋反转效应能使零偏压电导峰变得尖锐;2)粗糙的界面散射除了能压低零偏压电导峰的高度,还能使零偏压凹陷处感应出一中心峰.结果能定性地解释最近的两篇关于La_2/3Ba_1/3 MnO₃/DyBa₂Cu₃O_{7关键词： 自旋极化效应 自旋反转效应 粗糙界面散射效应 隧道谱}     

绝缘层方势垒影响下N-I-d波超导体结的隧道谱

以方势垒描述N-I-d波超导体结中绝缘层对准粒子输运的影响,通过求解Bogoliubov-de Gennes(BdG)方程,利用Blonder-Tinkham-Klapwijk(BTK)理论,计算了N-I-d波超导体结的隧道谱.研究表明:(1)绝缘层厚度在不同纳米量级下的隧道谱形状各异,即便其厚度处在同一纳米量级上,彼此间仅相差零点几个纳米,电会导致微分电导随偏压的变化关系迥异,这为解释高Tc氧化物超导体的相关实验现象提供了更多的可能性;(2)粒子的入射角和绝缘层的势垒值对零偏压电导峰有显著影响.     

Spin transport properties in ferromagnet/superconductor junctions on topological insulator

The spin-dependent Andreev reflection is investigated theoretically by analyzing the electronic transport in a thin-film topological insulator (TI) ferromagnet/superconductor (FM/SC) junction. The tunneling conductance and shot noise are calculated based on the Dirac-Bogoliubov-de Gennes equation and Blonder-Tinkham-Klapwijk theory. It is found that the magnetic gap in ferromagnet can enhance the Andreev retro-reflection but suppress the specular Andreev reflection. The gate potential applied to the electrode on top of superconductor can enhance the two types of reflections. There is a transition between the two types of reflections at which both the tunneling conductance and differential shot noise become zero. These results provide a method to realize and detect experimentally the intra-band specular Andreev reflection in thin film TI-based FM/SC structures.