【摘要】：當(dāng)帶間配對(duì)相互作用比帶內(nèi)相互作用弱得多時(shí),在多帶超導(dǎo)體中實(shí)現(xiàn)了多分量超導(dǎo)電性。在這一超導(dǎo)凝聚態(tài)中,新的量子相來源于多帶耦合序參量的相位差。首先,我們討論這一物理觀點(diǎn)對(duì)于已知多帶超導(dǎo)體的適用性。其次,我們研究了帶間相位差的相關(guān)問題。在帶間耦合相互作用中引入到超導(dǎo)序漲落時(shí),Bardeen-Cooper-Schrieffer(BCS)微觀理論和Ginzburg-Landau(GL)唯象理論可能得不到充分保證。我們認(rèn)為利用帶間相位差可以操縱實(shí)現(xiàn)新的超導(dǎo)現(xiàn)象。通過對(duì)含時(shí)Ginzburg-Landau(TDGL)方程數(shù)值模擬,分析置于外磁場(chǎng)下超導(dǎo)體中渦旋態(tài)隨時(shí)間的演化過程。數(shù)值計(jì)算時(shí),我們使用自由能泛函交錯(cuò)網(wǎng)格離散化,這一方法是計(jì)算流體力學(xué)中較為成熟的技術(shù)。通過適當(dāng)?shù)剡x擇物理參數(shù)(對(duì)應(yīng)于第二類超導(dǎo)體)以及外部磁場(chǎng)強(qiáng)度,對(duì)超導(dǎo)體樣品邊緣施加自然邊界條件。我們發(fā)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)解呈現(xiàn)出奇異特征的渦旋相。最顯著的是Abrikosov渦旋晶格與混合三角形和方形渦旋格子之間的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換。同時(shí)討論了分?jǐn)?shù)磁通渦旋和渦旋-反渦旋對(duì)在多帶超導(dǎo)體中存在的可能性。為了研究s波和手性p波超導(dǎo)體中低能束縛態(tài)的性質(zhì),用自洽迭代方法求解了Bogliubov-de Gennes方程。研究了超導(dǎo)體中渦旋芯束縛態(tài)的起源和基本性質(zhì)。我們發(fā)現(xiàn)渦旋芯中超流密度完全被抑制并非是形成束縛態(tài)的必要條件,這摒棄了渦旋芯等價(jià)于“勢(shì)阱”的物理解釋。實(shí)際上,超導(dǎo)序參量位相上的拓?fù)淙毕輰?duì)渦旋束縛態(tài)起著至關(guān)重要的作用。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明,p波超導(dǎo)體中三重態(tài)s波和混合的s-d波三重態(tài)均可在渦核處被誘導(dǎo),這取決于配對(duì)態(tài)的手性以及渦旋的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。研究還發(fā)現(xiàn),奇頻三重偶宇稱(OTE)束縛態(tài)可以用局域非磁勢(shì)來操縱。有趣的是,通過適當(dāng)?shù)膭?shì)振幅,零能OTE束縛態(tài)可以穩(wěn)定在距渦核和局域勢(shì)的尺度上。進(jìn)一步將粒子-空穴對(duì)稱性應(yīng)用于零能OTE束縛態(tài),則預(yù)言了Majorana費(fèi)米子存在性。通過數(shù)值求解由s波超導(dǎo)體、自旋-軌道耦合半導(dǎo)體納米線/薄膜和磁性絕緣體構(gòu)成的異質(zhì)結(jié)中的Bogoliubov-de Gennes方程,研究了在納米線兩端處以及薄膜渦旋芯中產(chǎn)生的Majorana零能態(tài)和準(zhǔn)粒子激發(fā)最小能隙的魯棒性。這種異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)最近被提出作為觀察非阿貝爾量子統(tǒng)計(jì)和進(jìn)行拓?fù)淞孔佑?jì)算的物理平臺(tái)。我們研究了Majorana零能態(tài)以及最小能隙與各種物理參量如塞曼場(chǎng)、化學(xué)勢(shì)、自旋軌道耦合強(qiáng)度的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)最小能隙值強(qiáng)烈地依賴于自旋軌道耦合強(qiáng)度。在一定的參數(shù)范圍內(nèi),最小能隙與s波超導(dǎo)體對(duì)勢(shì)成線性關(guān)系,這與常規(guī)s波或p波超導(dǎo)體中的依賴關(guān)系有很大不同。我們對(duì)邊界處的零能束縛態(tài)進(jìn)行了表征,并計(jì)算了渦核中呈現(xiàn)出明顯的零能峰的掃描隧道顯微鏡信號(hào)。我們證明了在各種雜質(zhì)存在下,Majorana零能態(tài)是魯棒的。雜質(zhì)勢(shì)的存在可能增加最小能隙,從而有利于拓?fù)淞孔佑?jì)算。利用擴(kuò)展的Blonder-Tinkham-Klapwijk(BTK)方法研究了基于鈥/鈷/鈥約瑟夫森結(jié)中超導(dǎo)電流的輸運(yùn)性質(zhì)。我們發(fā)現(xiàn),鈥層的螺旋磁性能同時(shí)誘導(dǎo)自旋劈裂和自旋倒易散射過程,從而控制自旋單態(tài)與同自旋三重對(duì)態(tài)之間的轉(zhuǎn)換,產(chǎn)生可調(diào)諧的長(zhǎng)程自旋三重配對(duì)序參量。研究揭示了自旋三重態(tài)超流隨鈥層厚度的變化規(guī)律,這與相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)高度地吻合。
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O469
【圖文】：

圖 1.1 超導(dǎo)理論和各種新型超導(dǎo)材料的發(fā)展歷史。1994 年日本京都大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn) Sr2RuO4具有超導(dǎo)電性，其超導(dǎo)臨界溫度 TC＝1.5K[21]。由于它是一種非常規(guī)的 p 波自旋三重態(tài)超導(dǎo)體[22, 23]，因此受到了廣泛的關(guān)注。迄今所知的幾乎所有超導(dǎo)體，無論是傳統(tǒng)的還是非常規(guī)的，

文稱性相中某一對(duì)稱元素的突然喪失將對(duì)應(yīng)于發(fā)。對(duì)稱破缺是二級(jí)相變的重要概念，相變問題序參量，求解之，然后判斷體系的相變情況是 Landau 相變理論是針對(duì)二級(jí)相變提出的，但它干一級(jí)相變。在超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)中己給出的渦旋狀態(tài)4-35]。1976 年 Thlouse 與 Klemen 提出了缺陷統(tǒng)一性的理論處理。拓?fù)淙毕荼徽J(rèn)為是有序媒定性則僅與媒質(zhì)的維數(shù)及序參量分量數(shù)有關(guān)，

圖 1.3 超導(dǎo)電子配對(duì)及配對(duì)對(duì)稱性。不同軌道角動(dòng)量配對(duì)的超導(dǎo)體表現(xiàn)出的物理性質(zhì)是不一樣的。s 波超導(dǎo)體的能隙函數(shù)不存在能隙節(jié)點(diǎn)，而 d 波超導(dǎo)體或者 p 波超導(dǎo)體的能隙函數(shù)均存在

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 殷傳宗,唐向宏,孟杰;對(duì)關(guān)聯(lián)及科里奧利力對(duì)準(zhǔn)粒子能譜的影響[J];西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1988年03期

2 萬歆;;編織拓?fù)湮飸B(tài)中神奇的準(zhǔn)粒子[J];物理;2012年07期

3 李奇,羅小蘭;準(zhǔn)粒子注入下超導(dǎo)銦膜非平衡現(xiàn)象的研究[J];低溫物理學(xué)報(bào);1986年03期

4 衛(wèi)崇德;準(zhǔn)粒子的非平衡復(fù)合壽命對(duì)超導(dǎo)薄膜非均勻態(tài)閾值的影響[J];低溫物理;1984年04期

5 羅小蘭,陳海平,李奇,孟小凡;強(qiáng)準(zhǔn)粒子注入下超導(dǎo)銦膜電阻態(tài)的閾值研究[J];低溫物理學(xué)報(bào);1986年01期

6 任偉康;楊雙生;王淑華;趙懷松;袁峰;;空穴摻雜的銅氧化物高溫超導(dǎo)體中準(zhǔn)粒子散射相干現(xiàn)象的研究[J];青島大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2016年02期

7 羅小蘭,李奇,孟小凡;準(zhǔn)粒子注入引起超導(dǎo)銦膜電壓態(tài)的研究[J];低溫物理學(xué)報(bào);1986年02期

8 管惟炎;談?wù)劤瑢?dǎo)金屬中的準(zhǔn)粒子——與郝柏林同志商榷[J];自然雜志;1981年09期

9 陳德艷;呂鐵羽;黃美純;;BaSe的準(zhǔn)粒子能帶結(jié)構(gòu)[J];物理學(xué)報(bào);2006年07期

10 孫國(guó)柱,吳培亨,蔡衛(wèi)星,吉爭(zhēng)鳴,康琳,許偉偉,楊森祖;YBa_2Cu_3O_(7-δ)微橋中的準(zhǔn)粒子注入[J];科學(xué)通報(bào);2003年07期

相關(guān)會(huì)議論文 前9條

1 李明亮;朱勝江;車興來;肖樹冬;禹英男;鄭然成;;~(98)Sr二準(zhǔn)粒子帶研究[A];第十次全國(guó)核結(jié)構(gòu)研討會(huì)暨第六次全國(guó)核結(jié)構(gòu)專題討論會(huì)會(huì)議文集（二）[C];2004年

2 石躍;許甫榮;;多準(zhǔn)粒子激發(fā)態(tài)對(duì)質(zhì)量數(shù)190區(qū)缺中子核形狀共存的擴(kuò)展[A];第十四屆全國(guó)核物理大會(huì)暨第十屆會(huì)員代表大會(huì)論文集[C];2010年

3 崔旭高;張世遠(yuǎn);楊名;曹春海;楊森祖;尤立星;吉爭(zhēng)鳴;康琳;許偉偉;;YBa_2Cu_3O_7/SrTiO_3/Nd_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3結(jié)的自旋準(zhǔn)粒子隧穿注入[A];第四屆全國(guó)磁性薄膜與納米磁學(xué)會(huì)議論文集[C];2004年

4 李明亮;朱勝江;J.H.Hamilton;A.V.Ramayya;J.K.Hwang;車興來;禹英男;I.Y.Lee;J.O.Rasmussen;;~(98)Sr兩準(zhǔn)粒子帶研究[A];第十次全國(guó)核結(jié)構(gòu)研討會(huì)暨第六次全國(guó)核結(jié)構(gòu)專題討論會(huì)會(huì)議文集（一）[C];2004年

5 李明亮;朱勝江;J．H．Hamilton;A．V．Ramayya;J．K．Hwang;車興來;禹英男;I．Y．Lee;J．O．Rasmussen;;~(98)Sr兩準(zhǔn)粒子帶研究[A];第十次全國(guó)核結(jié)構(gòu)研討會(huì)論文集[C];2004年

6 謝成營(yíng);周小紅;鄭勇;張玉虎;劉忠;甘再國(guó);T.Hayakawa;M.Oshima;T.Toh;T.Shizuma;J.Katakura;Y.Hatsukawa;M.Matsuda;H.Kusakari;M.Sugawara;;~(146)Tb的多粒子激發(fā)特性研究[A];第十次全國(guó)核結(jié)構(gòu)研討會(huì)暨第六次全國(guó)核結(jié)構(gòu)專題討論會(huì)會(huì)議文集（二）[C];2004年

7 胡慶麗;高早春;陳永壽;;任意HFB多準(zhǔn)粒子態(tài)間的單體和兩體算符矩陣元[A];中國(guó)原子能科學(xué)研究院年報(bào) 2013[C];2014年

8 謝成營(yíng);周小紅;鄭勇;張玉虎;郭應(yīng)祥;雷祥國(guó);柳敏良;;~(146)Tb的多粒子激發(fā)特性研究[A];第十次全國(guó)核結(jié)構(gòu)研討會(huì)暨第六次全國(guó)核結(jié)構(gòu)專題討論會(huì)會(huì)議文集（一）[C];2004年

9 謝成營(yíng);周小紅;鄭勇;張玉虎;郭應(yīng)祥;雷祥國(guó);柳敏良;;~(146)Tb的多粒子激發(fā)特性研究[A];第十次全國(guó)核結(jié)構(gòu)研討會(huì)論文集[C];2004年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前2條

1 記者 劉霞;追尋數(shù)十年的準(zhǔn)粒子疑露蹤跡[N];科技日?qǐng)?bào);2018年

2 馮衛(wèi)東;科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)帶有1／4電荷的準(zhǔn)粒子[N];科技日?qǐng)?bào);2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前8條

1 文林;多帶超導(dǎo)體和超導(dǎo)異質(zhì)結(jié)中的渦旋態(tài)及準(zhǔn)粒子特性研究[D];上海大學(xué);2019年

2 呂鐵羽;GW方法和半導(dǎo)體準(zhǔn)粒子能帶結(jié)構(gòu)[D];廈門大學(xué);2007年

3 曹京;有限溫有限密QCD的準(zhǔn)粒子模型研究[D];南京大學(xué);2012年

4 胡自翔;二維電子系統(tǒng)邊緣態(tài)與準(zhǔn)粒子的研究[D];浙江大學(xué);2008年

5 康廣震;電子摻雜石墨烯中的電子—聲子耦合和電子特性[D];南京大學(xué);2013年

6 江娜;分?jǐn)?shù)量子霍爾態(tài)中邊緣態(tài)與無序的研究[D];重慶大學(xué);2017年

7 于濤;半導(dǎo)體、冷原子、過渡金屬硫化物及超導(dǎo)中自旋、谷極化及Bogoliubov準(zhǔn)粒子的動(dòng)力學(xué)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2018年

8 陳華;關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)中的無序，量子相變和拓?fù)鋺B(tài)[D];浙江大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 古磊;非正則BCS態(tài)[D];復(fù)旦大學(xué);2010年

2 李健勇;夸克準(zhǔn)粒子模型中表面能對(duì)奇異子穩(wěn)定性質(zhì)的影響[D];山西大學(xué);2011年

3 楊振;高能重離子碰撞中大質(zhì)量玻色子的背對(duì)背關(guān)聯(lián)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2786596