正常金属/超导/正常金属双垒隧道结中的量子相干输运

考虑到量子相干效应和界面散射效应 ,利用 L ambert理论模型 ,计算正常金属 /绝缘层 /超导 /绝缘层 /正常金属双垒隧道结中的准粒子输运系数和隧道谱。研究表明 :( 1)所有的准粒子输运系数和电导谱在超导能隙之上都随能量作周期性振荡 ,其振荡周期依赖于超导层的厚度 ;( 2 )在超导能隙之上 Andreev反射系数随能量呈现周期性消失现象 ;( 3)在绝缘层势垒强度取很大的隧道极限下 ,超导层中会形成一系列的准粒子束缚态 ,其位置由量子化条件决定 ;( 4)界面散射效应不仅能压低各子能隙电导峰 ,还能使子能隙电导峰劈裂为两个峰。     

正常金属-d波超导隧道结中杂质和界面散射对微分电导的影响

考虑到正常金属区域的杂质散射和界面粗糙的散射,运用Bogoliubov-de Gennes (BdG)方程和Bolonder-Tinkham-Klapwijk(BTK)理论模型,计算正常金属-d波超导隧道结的微分电导.计算发现：隧道谱强烈地依赖电子的入射角和超导体晶轴方位,并能展示零偏压电导峰的存在;此外,杂质散射能使隧道谱的凹陷分裂出两个小凹陷,而界面粗糙能抹平和压低零偏压电导峰和能隙电导峰.这些结果都将很好地解释高T_c超导隧道谱的实验现象. 关键词：     

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.     

正常金属-绝缘层-铁磁/超导结微分电导峰的Zeeman劈裂

通过求解Bogoliubov-de Gennes(BdG)方程，利用推广的Blonder-Tinkham-Klapwijk(BTK)理 论，计算了考虑结界面粗糙散射情况下正常金属-绝缘层-铁磁超导结（N/I/FS）的微分电导 .研究表明，铁磁超导态中的磁交换能E_h能使微分电导峰产生Zeeman劈裂， 劈裂峰的 能量间隔为2E_h，结界面势垒散射和结界面粗糙散射降低了隧道结的微分电导峰 值. 关键词： N/I/FS超导结 铁磁超导共存态 微分电导 Zeeman劈裂     

Al/Al_2O_3/Al隧道结相位扩散的现象

超导约瑟夫森结是超导量子比特的核心元件,由约瑟夫森结组成的直流超导量子干涉器(DC-SQUID)由于其具有较高的探磁灵敏度,在超导磁通量子比特量子位测量中具有重要的作用.我们用铝为超导材料,采用电子束斜蒸发及静态氧化的方法制备了由两个Al/Al2O3/Al隧道结并联组成的DC-SQUID样品.将DC-SQUID样品置于20~1000mK范围内的不同温度下,对其跳变电流分布进行了测量.在50mK明显观测到了隧道结跳变电流机制由宏观量子隧穿到热激发的转变,并且在高于80mK时,观测到了相位扩散的现象.这对于隧道结相位动力学研究具有重要意义.     

多层结构双自旋过滤隧道结中的电子输运特性

在转移矩阵方法及Mireles和Kirczenow的量子相干输运理论的基础上,研究了正常金属层/磁性半导体层/非磁绝缘层/磁性半导体层/正常金属层型双自旋过滤隧道结中Rashba自旋轨道耦合效应和自旋过滤效应对自旋相关输运的影响.讨论了隧穿磁电阻（TMR）、隧穿电导与各材料层厚度、Rashba自旋轨道耦合强度以及两磁性半导体中磁矩的相对夹角θ之间的关系.研究表明：含磁性半导体层的双自旋过滤隧道结由于磁性半导体层的自旋过滤效应和Rashba自旋轨道耦合作用可获得极大的TMR值.另外TMR和隧穿电导随着Rashba自旋轨道耦合强度的变化而振荡,振荡周期随Rashba自旋轨道耦合强度的增大逐渐减小. 关键词： 双自旋过滤隧道结 Rashba自旋轨道耦合 隧穿磁电阻 隧穿电导     

正常金属—d波超导隧道结中杂质和界面散射对微分电导的影响

考虑到正常金属区域的杂质散射和界面粗糙的散射,运用Ｂｏｇｏｌｉｕｂｏｖ－ｄｅ Ｇｅｎｎｅｓ（ＢｄＧ）方程和Ｂｏｌｏｎｄｅｒ－Ｔｉｎｋｈａｍ－Ｋｌａｐｗｉｊｋ（ＢＴＫ）理论模型,计算正常金属－ｄ波超导隧道结的微分电导。计算发现：隧道谱强烈地依赖电子的入射角和超导体晶轴方位,并能展示零偏压电导峰的存在;此外,杂质散射能使隧道谱的凹陷分裂出两个小凹陷,而界面粗糙能抹平和压低零偏压电导峰和能隙电导峰。这些     

正常金属/自旋三重态p波超导体结隧道谱的奇异性

利用Blonder，Tinkham和Klapwijk理论计算了正常金属/绝缘层/正常金属/自旋三重态的p波超导体结的隧道谱和平均电流.计算结果表明：在自旋三重态p波超导结的隧道谱中存在零偏压电导峰、零偏压电导凹陷和双凹陷结构，并有微分电导随偏压震荡的现象出现，在I-V曲线上出现电流台阶.这些结果在理论上支持Sr₂RuO₄的超导态是自旋三重态p波超导态. 关键词： 自旋三重态超导体 p波超导体 隧道谱     

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...     

隧穿谱的研究进展

隧穿谱适宜于研究表面和界面的物理化学性质．它具有灵敏度高、谱范围宽和不受光学跃迁那样的选择定则限制等优点．本文介绍了隧穿谱的测量原理及其在探测分子的振动跃迁、电子跃迁，测量超导能隙和研究生物辐射损伤等方面的应用．对扫描隧穿显微镜（ＳＴＭ）的针尖－平面电极构成的隧道结构和金属－氧化物－金属平面型隧道结构作了比较，分析了它们用于测量隧穿谱时的优缺点，ＳＴＭ将促进隧穿谱研究的进一步发展．     

Theory of tunneling spectroscopy in the Larkin-Ovchinnikov state

We present a theory of tunneling spectroscopy for normal metal/Larkin-Ovchinnikov state junctions in which the spatial periodic modulation in the pair potential amplitude is taken into account. The tunneling spectra show the characteristic line shapes reflecting the minigap structures under the periodic pair potentials depending on the boundary condition of the pair potentials at the junction interface. These features are qualitatively different from the tunneling spectra of the Fulde-Ferrell state. We propose an experimental setup which identifies the superconducting state of CeCoIn5.     

Coulomb blockade of proximity effect at large conductance

We consider the proximity effect in a normal dot coupled to a bulk superconducting reservoir by the tunnel contact with large normal conductance. Coulomb interaction in the dot suppresses the proximity minigap induced in the normal part of the system. We find exact expressions for the thermodynamic and tunneling minigaps as functions of the junction's capacitance. The tunneling minigap interpolates between its proximity-induced value in the regime of weak Coulomb interaction to the Coulomb gap in the regime of strong interaction. In the intermediate case a nonuniversal two-step structure of the tunneling density of states is predicted. The charge quantization in the dot is also studied.     

N/I/d波超导体c轴隧道结的微分电导

以方势垒描述绝缘层,对N/I/d波超导体c轴隧道结的微分电导进行了研究.结果表明:在N/I/d波超导体c轴隧道结的隧道谱中存在V型结构、能隙外的凹陷和小的零偏压电导峰.这一结果能很好的解释相关的实验现象.     

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.     

磁性隧道结自旋极化电子的隧穿特性

铁磁金属间通过中间层的自旋极化电子隧穿产生的磁性耦合,在自旋电子器件中有许多潜在的应用.考虑由一平面磁性势垒层隔开的两铁磁性金属电极构成的磁性隧道结,针对中间层形成的矩形势垒,在近自由电子模型的基础上,计算零偏压下的隧穿电导、自旋极化率和隧穿磁阻比率,分析势垒层特性、分子场强弱、分子场相对取向等对隧道结自旋极化电子隧穿特性的影响.计算结果对自旋电子器件的设计具有一定的指导意义.     

半导体量子器件物理讲座第四讲 共振隧穿器件及其电路应用

当一个电子的能量低于势垒高度时,它仍可以隧穿通过势垒,在一定条件下,双势垒结构中电子的隧穿几率甚至可以接近1,利用这种共振隧穿现象可以做成共振隧穿二极管,它的电流－电压特性曲线中会出现负微分电阻,利用这种负阻效应可以做成高频振荡器和倍频器等电子器件,双势垒结构与通常的双极晶体管结合可以做成共振隧穿双极晶体管,它们可以用来做成多态记忆器和模数转换器等器件。     

Phase coherence of the electron and hole in a ferromagnetic film in proximity with a superconductor

The scattering matrix approach between the clean and dirty limits is developed for the study of tunneling spectra in a ferromagnetic film in proximity to a superconductor. The minigap and the damped oscillation from ``0" to ``π" state in tunneling conductance are attributed to the phase coherence of the electrons and the corresponding Andreev-reflected holes in the ferromagnetic film. The calculated results provide a reasonable explanation for the behavior observed in recent experiments.     

Suppression of the "Quasiclassical" proximity gap in correlated-metal--superconductor structures

We study the energy and spatial dependence of the local density of states in a superconductor--correlated-metal--superconductor Josephson junction, where the correlated metal is a non-Fermi liquid (described by the Falicov-Kimball model). Many-body correlations are treated with dynamical mean-field theory, extended to inhomogeneous systems. While quasiclassical theories predict a minigap in the spectrum of a disordered Fermi liquid which is proximity-coupled within a mesoscopic junction, we find that increasing electron correlations destroy any minigap that might be opened in the absence of many-body correlations.     

Single quantum dots as scanning tunneling microscope tips

We report the use of single quantum dot structures as tips on a scanning tunneling microscope (STM). A single quantum dot structure with a diameter of less than 200 nm and a height of 2 μm was fabricated by reactive ion etching. This dot was placed on a 40 μm-high mesa and mounted on the tip of a STM. The topography of large structures such as quantum wires or gold test substrates is clearly resolved with such a tip. To check the transport properties of the tip, quantum dot arrays were fabricated on resonant tunneling double barrier structures using the same process parameters. Conventional tunneling spectroscopy clearly resolved the 0D states in our samples. Using a metal substrate as second electrode such STM tips can be used to perform high resolution energy spectroscopy on single dots and free standing wire structures.