超導(dǎo)隧道結(jié)的理論研究.pdf

1、超導(dǎo)結(jié)的隧道譜在對超導(dǎo)機理的研究中十分有用。BTK理論是從δ勢壘出發(fā)來研究各種類型超導(dǎo)結(jié)隧道譜的有力的理論工具。超導(dǎo)鄰近效應(yīng)和由此導(dǎo)致的在鐵磁/超導(dǎo)界面附近鐵磁性和超導(dǎo)電性的共存受到人們的關(guān)注。近來，鐵磁/非常規(guī)超導(dǎo)結(jié)成為活躍的研究課題。本文針對目前超導(dǎo)結(jié)研究中存在的主要問題，對不同結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)隧道結(jié)進行了研究和討論，主要包括以下幾部分的內(nèi)容： 在第三章中，將BTK理論推廣研究了正常金屬/絕緣層/鐵磁金屬/自旋三重態(tài)p-波超導(dǎo)結(jié)中

2、的鄰近效應(yīng)。在文中將p-波超導(dǎo)體的配對勢取為p<,x>,p<,y>,p<,x>+ip<,y>三種形式，較好地重現(xiàn)了實驗中測量到的零偏壓電導(dǎo)峰、零偏壓電導(dǎo)凹陷和雙凹陷結(jié)構(gòu)的主要特征。研究得到：對于該系統(tǒng)，鄰近效應(yīng)和p-波超導(dǎo)中間束縛態(tài)可以共存，兩種機制的相互競爭決定了電導(dǎo)譜的形狀；由鄰近效應(yīng)引起的電導(dǎo)譜隨鐵磁層厚度的增加或交換能的增大呈現(xiàn)了衰減的振蕩行為；在交換能較小的情況下，在較薄的鐵磁層中有鐵磁性和p-波超導(dǎo)電性共存的可能。

3、在第四章中，運用和第三章相同的方法研究了正常金屬/絕緣層/鐵磁金屬/d-波超導(dǎo)隧道結(jié)的鄰近效應(yīng)。研究得到：在該系統(tǒng)中存在超導(dǎo)鄰近效應(yīng)和d-波超導(dǎo)表面束縛態(tài)兩種機制；歸一化電導(dǎo)隨鐵磁層厚度的增加或交換能的增大呈現(xiàn)出從“0”態(tài)到“π”態(tài)的反轉(zhuǎn)行為；鄰近效應(yīng)強烈地依賴于超導(dǎo)體的a軸與系統(tǒng)界面法線之間的夾角α：隨著α的增大，鄰近效應(yīng)增強，α/π=0.25時，鄰近效應(yīng)最強；對于p-波超導(dǎo)體，α/π=0.5時，鄰近效應(yīng)最強；在交換能較弱的情況下，在

4、鐵磁層和d-波超導(dǎo)界面附近較小范圍內(nèi)有鐵磁性和超導(dǎo)電性共存的可能。 在第五章中，采用方形勢壘描述鐵磁絕緣層，研究了正常金屬/鐵磁絕緣層/正常金屬/超導(dǎo)隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的自旋過濾效應(yīng)、Zeeman效應(yīng)和鄰近效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)：鐵磁絕緣層的自旋過濾效應(yīng)使諧振電導(dǎo)譜的子能隙峰產(chǎn)生劈裂，自旋極化使兩劈裂峰的高度不等；隨著勢壘高度和寬度的增加，子能隙峰的劈裂增大，而勢壘高度對系統(tǒng)微分電導(dǎo)的影響效果更顯著；外加磁場使隧道譜的主能隙峰產(chǎn)生Zeeman劈

5、裂，自旋過濾效應(yīng)對其有加強作用；自旋過濾效應(yīng)對正常金屬中間層中的由鄰近效應(yīng)導(dǎo)致的超導(dǎo)序參量影響不大，不能造成其符號的改變。 在第六章中，同時考慮相干隧穿和順序隧穿，研究了正常金屬/鐵磁絕緣層/正常金屬/超導(dǎo)隧道結(jié)中鐵磁絕緣層厚度對微分電導(dǎo)的影響。研究得到：微分電導(dǎo)隨鐵磁絕緣層厚度的變化由勢壘高度和交換能兩種作用共同決定；粗糙界面散射對Andreev反射的抑制作用造成正常金屬層中電子和其Andreev反射空穴之間的量子退相干，不利