本文關(guān)鍵詞：拓撲超導(dǎo)量子線與量子環(huán)的調(diào)控機理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,與電子自旋-軌道耦合作用、超導(dǎo)電性、塞曼場等性質(zhì)緊密相連的馬約拉納束縛態(tài)成為了半導(dǎo)體低維結(jié)構(gòu)的研究熱點。理論預(yù)言的馬約拉納束縛態(tài)滿足非阿貝爾統(tǒng)計規(guī)律,這使得它在拓撲量子計算中有極大的優(yōu)勢。存在誘發(fā)超導(dǎo)性的半導(dǎo)體納米線在自旋-軌道耦合作用和外加塞曼場的共同作用下會出現(xiàn)馬約拉納束縛態(tài)。隨后,很多課題組陸續(xù)報道了在半導(dǎo)體納米線結(jié)中觀察到微分電導(dǎo)的零偏壓峰,以此來證明馬約拉納束縛態(tài)的存在。但是這一說法存在很多爭議。本文希望通過模擬不同的量子線和量子環(huán)納米結(jié)構(gòu)的波函數(shù),比較這些結(jié)構(gòu)中波函數(shù)的不同來探討馬約拉納束縛態(tài)的調(diào)控。當(dāng)馬約拉納束縛態(tài)與一個普通的半導(dǎo)體納米線相連,則馬約拉納束縛態(tài)會泄露至普通半導(dǎo)體納米線中。用一個半導(dǎo)體量子環(huán)來替代原有的普通半導(dǎo)體納米線,利用Aharonov-Casher效應(yīng),通過調(diào)節(jié)量子環(huán)中的Rashba自旋-軌道耦合作用的大小和外加塞曼場的大小來進行波函數(shù)的調(diào)制,使得馬約拉納束縛態(tài)能夠重新出現(xiàn)。在研究了波函數(shù)之后,還研究了一維結(jié)中的直流約瑟夫森效應(yīng)。該結(jié)構(gòu)為個環(huán)狀的導(dǎo)體,在環(huán)的兩側(cè)分別連接著一根半導(dǎo)體納米線,在納米線中存在鄰近誘發(fā)超導(dǎo)電性。約瑟夫森效應(yīng)會受到自旋-軌道耦合作用和外加塞曼場的影響。在外加塞曼場的影響下,半導(dǎo)體納米線會在拓撲平庸態(tài)和拓撲非平庸態(tài)之間轉(zhuǎn)換。通過調(diào)制塞曼場的方向,整個約瑟夫森納米結(jié)可以從0型結(jié)變到π型結(jié)。更重要的是,在超導(dǎo)相位差為零時,有可能出現(xiàn)非零約瑟夫森電流。雖然,這個反常約瑟夫森電流的出現(xiàn)與拓撲相的轉(zhuǎn)變無關(guān)。但是,它的大小在納米線變成拓撲超導(dǎo)體的時候會有一個明顯的增大。而此時正好對應(yīng)于馬約拉納束縛態(tài)的產(chǎn)生。Aharonov-Casher效應(yīng)的存在與拓撲相轉(zhuǎn)變也會影響約瑟夫森電流的調(diào)制。對于處于拓撲平庸態(tài)和拓撲非平庸態(tài)的半導(dǎo)體納米線,我們獲得了不同調(diào)制模式。我們的研究表明,直流約瑟夫森效應(yīng)有利于探測半導(dǎo)體納米線結(jié)中的拓撲相轉(zhuǎn)變。
【關(guān)鍵詞】：緊束縛模型 馬約拉納束縛態(tài) 波函數(shù) 反常直流約瑟夫森效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;O471.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 引言9-13
• 1.2 量子線13-14
• 1.3 量子環(huán)14-18
• 1.3.1 量子環(huán)的制備14-15
• 1.3.2 量子環(huán)的性質(zhì)15-18
• 1.4 研究目的和內(nèi)容18-19
• 第2章 超導(dǎo)體和拓撲絕緣體19-32
• 2.1 超導(dǎo)體19-23
• 2.1.1 超導(dǎo)體簡介19-21
• 2.1.2 BdG方程21
• 2.1.3 約瑟夫森效應(yīng)21-23
• 2.2 拓撲絕緣體23-24
• 2.3 馬約拉納束縛態(tài)24-25
• 2.4 存在馬約拉納束縛態(tài)的拓撲超導(dǎo)體25-32
• 2.4.1 一維無自旋p波超導(dǎo)體25-29
• 2.4.2 半導(dǎo)體-超導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)29-32
• 第3章 馬約拉納束縛態(tài)波函數(shù)32-47
• 3.1 引言32-33
• 3.2 模型和公式33-39
• 3.2.1 只包含了超導(dǎo)部分的半導(dǎo)體納米線33-34
• 3.2.2 包含了超導(dǎo)部分和普通部分的半導(dǎo)體納米線34-36
• 3.2.3 單根超導(dǎo)半導(dǎo)體納米線和普通半導(dǎo)體量子環(huán)36-37
• 3.2.4 兩根超導(dǎo)半導(dǎo)體納米線中夾有普通半導(dǎo)體量子環(huán)37-38
• 3.2.5 分離波函數(shù)計算方法38-39
• 3.3 數(shù)值結(jié)果與分析39-44
• 3.3.1 只包含了超導(dǎo)部分的半導(dǎo)體納米線的波函數(shù)39-40
• 3.3.2 包含了超導(dǎo)部分和普通部分的半導(dǎo)體納米線的波函數(shù)40-43
• 3.3.3 單根超導(dǎo)半導(dǎo)體納米線和普通半導(dǎo)體量子環(huán)的波函數(shù)43
• 3.3.4 兩根超導(dǎo)半導(dǎo)體納米線中夾有普通半導(dǎo)體量子環(huán)的波函數(shù)43-44
• 3.4 小結(jié)44-47
• 第4章 半導(dǎo)體納米線中的反常約瑟夫森效應(yīng)47-62
• 4.1 模型與公式47-51
• 4.1.1 模型與相應(yīng)的緊束縛哈密頓量47-49
• 4.1.2 松原格林函數(shù)與直流約瑟夫森電流計算公式49-51
• 4.2 數(shù)值結(jié)果及討論51-60
• 4.2.1 環(huán)狀導(dǎo)體中無自旋-軌道耦合作用和塞曼場時的電流51-55
• 4.2.2 環(huán)狀導(dǎo)體中帶有自旋-軌道耦合作用與塞曼場時的電流55-60
• 4.3 小結(jié)60-62
• 第5章 結(jié)論62-64
• 參考文獻64-71
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果71-72
• 致謝72

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 湯雙;;馬約拉納:物理學(xué)界的一只獨狼[J];讀書;2010年09期

2 華石誠;;馬約拉納:物理學(xué)界的絕世隱者[J];大科技(科學(xué)之謎);2013年03期

3 劉林森;;領(lǐng)跑在“量子高速路”上的中國戰(zhàn)車[J];科學(xué)24小時;2013年09期

4 ;我國科學(xué)家制備出特殊人工薄膜助高速計算[J];中國科技信息;2012年09期

5 ;[J];;年期

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 記者 劉霞;神秘莫測的馬約拉納費米子被發(fā)現(xiàn)[N];科技日報;2014年

2 記者 劉霞;科學(xué)家或已制造出馬約拉納費米子[N];科技日報;2012年

3 記者 王春;我科學(xué)家制備出特殊人工薄膜助高速計算[N];科技日報;2012年

4 記者 游雪晴;孫鴻烈院士獲知名國際科學(xué)和平獎[N];科技日報;2010年

5 記者 王陽;特殊薄膜成就物理學(xué)重大突破[N];上�？萍紙�;2012年

6 記者 姜澎;量子計算機設(shè)想或?qū)崿F(xiàn)[N];文匯報;2012年

7 本報記者 劉霞;追尋絕對零度的奇幻旅程[N];科技日報;2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 封許昱;拓撲超導(dǎo)量子線與量子環(huán)的調(diào)控機理研究[D];東華大學(xué);2016年

2 孫耿;基于馬約拉納準(zhǔn)粒子量子態(tài)變換問題的研究[D];江西師范大學(xué);2014年

3 程霄;低維納米結(jié)構(gòu)的態(tài)密度及輸運特性的數(shù)值計算研究[D];東華大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：拓撲超導(dǎo)量子線與量子環(huán)的調(diào)控機理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：279631