均匀磁场下二维拓扑绝缘体边缘态的多重Andreev反射研究

研究均匀磁场下的二维拓扑绝缘体在超导隧道结中的电压偏置约瑟夫森结的输运性质,电流-电压特性显示了马约拉纳束缚态的存在。在亚谐隙结构中,也可以观察到磁场对超导能隙的影响。研究结果表明,在S波超导体/正常金属/S波超导结的隧道谱中存在亚谐隙结构。透明度只影响超导结的零偏压电导值的大小,而不影响亚谐隙结构的位置。但是在磁场作用下,亚谐隙结构会发生变化,不再固定出现在特定位置。这一结果对应于拓扑螺旋态中超导和铁磁序之间的相互作用。

d波超导表面时间反演对称态的破缺效应对隧道谱的影响

考虑到d 波超导表面时间反演对称态的破缺与粗糙散射效应,在Blonder- Tinkham -Klapw ijk(BTK)理论框架下,通过求解Bogoliubov- de Gennes(BdG)方程,计算正常金属- d 波超导隧道结中的准粒子输运系数、隧道谱和束缚态密度。研究表明:(1)d 波超导表面时间反演对称态的破缺会导致零偏压电导峰位移,位移的程度取决于分解d 波超导表面时间反演对称态中S波分量的强度;(2)粗糙界面散射不仅可压低零偏压电导峰,还会阻碍零偏压电导峰的位移。所得的这些结果能很好地解释目前有关高TC

正常金属-绝缘体-d波超导隧道结中的微分电导和束缚态

在正常金属 绝缘体 ｄ 波超导隧道结中，考虑到绝缘体中的体杂质散射以及粗糙界面散射，运用Ｂｏｇｏｌｉｕｂｏｖ－ ｄｅ Ｇｅｎｎｅｓ （ＢｄＧ）方程和Ｂｏｌｏｎｄｅｒ－ Ｔｉｎｋｈａｍ － Ｋｌａｐｕｉｊｋ （ＢＴＫ）理论模型，计算系统的微分电导。计算表明：（１）我们的理论能充分地展现高Ｔｃ 氧化物超导体中零偏压电导峰的实验结果；（２）当绝缘层厚度具有几个相干长度时，隧道谱中将呈现一些子能隙谐振峰，并在超导能隙内形成一些束缚态；（３）粗糙界面散射和绝缘体中的杂质散射都能抹平和压降零偏压电导峰。

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)。

正常金属调制层对超导隧道结微分电导的影响

在考虑绝缘层厚度的基础上,运用Bogoliubov-de Gennes(BdG)方程和Blonder-Tinkham-Klapwijk(BTK)理论模型,计算了含有正常金属调制层的铁磁金属/绝缘层/正常金属/s波超导隧道结(FINS结)中的准粒子输运系数和微分电导。计算结果表明,微分电导随正常金属调制层厚度的变化呈周期性振荡,振荡周期与外加偏压有关;当金属调制层厚度较薄时,邻近效应将导致在金属层中有铁磁性和超导性共存的可能性。

正常金属绝缘体-s波超导结中的隧道谱和束缚态

在正常金属 绝缘体 s波超导隧道结中 ,考虑到绝缘体中的体杂质散射以及粗糙界面散射 ,运用Bogoliubov deGennes (BdG)方程和Blonder Tinkham Klapwijk (BTK)理论模型 ,计算系统的微分电导和束缚态 .计算表明 :( 1)粗糙界面散射和绝缘体中的杂质散射都能使能隙峰变低 ,凹陷升高 ;( 2 )当绝缘层厚度具有几个超导相干长度时 ,隧道谱中将呈现一些子能隙谐振峰 ,并在超导能隙内形成一些束缚态 .

有限温度下石墨烯上铁磁超导隧道结中微分电导的研究

利用推广的Blonder-Tinkham-Klapwijk理论研究讨论了石墨层上铁磁体/p波超导体隧道结中准粒子输运过程,计算了结的微分电导.研究结果表明,有限温度下,α=0时电导峰对应的偏压位置在e V=Δ0处,而α=2π/3时,电导峰对应的偏压位置移动到e V=0.5Δ0附近.磁交换能Eh<EF时,微分电导随着磁交换能的增强而降低,在Eh=EF时微分电导为最小,Eh>EF时微分电导随着磁交换能的增强而升高,微分电导随温度的增大而减小.

电子型FeSe基高温超导体的磁通束缚态与Majorana零能模

作为凝聚态物理中一类新奇准粒子态,Majorana零能模(Majorana zero mode)由于可用来实现拓扑量子计算而成为当前的研究热点.理论预言,Majorana零能模可作为特殊的束缚态出现在一些拓扑超导体的磁通涡旋中.但实际超导体磁通中还可能存在其他低能束缚态或杂质态,这给Majorana零能模的辨别和具体应用带来了困难.目前实验上寻找合适的拓扑超导体系、分辨出清晰的Majorana零能模仍然是十分迫切的.本文主要介绍最近利用高能量分辨的扫描隧道显微镜,对电子掺杂铁硒类超导体(Li,Fe)OHFeSe和单层FeSe/SrTiO3磁通态进行的研究.实验上在前者的自由磁通中观测到清晰的零能模,并进一步测量到Majorana零能模的重要特征—量子化电导.而在后者磁通中只发现常规Caroli-de Gennes-Matricon(CdGM)束缚态,反映出s波对称性的特征.这系列实验既为Majorana零能模物性的进一步研究提供了合适平台,也为澄清铁基超导体中拓扑超导电性的来源提供了线索.