铁磁半导体/d-波超导体/铁磁半导体双隧道结中的量子相干输运

摘要

铁磁半导体是一种兼有磁性及半导体特点于一身的材料，在物理学、结晶学、光学、电学等方面均表现出一些独特的性质，因而具有广泛的应用前景。d波超导体是非常规超导体中的一种，在非常规超导体家族当中具有一定的代表性。d波超导体的一些理论结果，经过简单的变换或者是推广，基本上都可以直接应用于其它非常规超导体当中。近来，自旋电子学特别是超导旋电子学已经成为凝聚态物理研究中的重要领域之一，尤其通过测量超导结的隧道谱的一些基本参数，可以获得各种有关超导配对机制和能隙的信息。因此，对具有铁磁半导体接触的d波超导体隧道结的研究具有重要意义。
　　本文中我们用扩展的BTK理论研究了铁磁半导体/d-波超导体/铁磁半导体双势垒隧道结，得到了相关几率、电导和隧道磁致电阻(TMR)随能量的变化关系，而且将之与s-波超导隧道结的结果进行了比较。
　　本文对d-波超导体隧道结主要从三方面进行了研究。第一，研究了β角(晶体的a轴和界面法线的夹角)为0和π/4时的带间耦合系数α对反射和透射几率、电导以及TMR的影响。结果发现，由于带间耦合作用，重空穴从左入射(重电子从右入射)时不仅有固有的正常反射和Andreev反射同时也有新型的正常反射和Andreev反射。随着耦合系数的改变，反射和透射几率随能量变化的特征基本不变，但是大小变化表现出了不同的特点。随着耦合系数的增加，电导随能量而减小。当界面势垒强度Z较小的时候TMR随着α的增大而减小，且幅度的减小越来越快，而当Z较大的时候TMR基本保持不变。
　　第二，研究了势垒强度Z对反射和透射几率、电导及TMR的影响。我们发现，随着势垒强度的增加，相关的几率有些是增加，有些减小。电导随着势垒强度的增加而被抑制。当α较小时，TMR随着耦合系数α的增大而减小，且幅度的减小越来越快。
　　第三，我们将铁磁半导体/d-波超导体/铁磁半导体双势垒隧道结与铁磁半导体/s-波超导体/铁磁半导体隧道结的电导进行了比较，发现d-波超导体隧道结由于d-波超导体能隙的各向异性，其第一个波峰较其它波峰高，而s-波超导体的结果却相反。这些特点能够为实验上探测d-波超导体超导配对机制提供理论依据。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

第二章 铁磁半导体及超导体简介

2.1 铁磁半导体

2.1.1 铁磁半导体Gα1-xMnxAs

2.2 超导体

2.2.1 超导体的研究进展

2.2.2 超导体的基本属性

2.2.3 超导体的应用

2.3 d波超导体的基本性质

第三章 Blonder-Tinkham-Klapwijk理论

3.1 BdG方程和BTK理论

3.2 Andreev反射

3.3 隧道磁致电阻(TMR)

3.4 邻近效应

第四章 FS/d-wave SC/FS隧道结的模型理论及解析推导

4.1 模型和理论

4.2 解析推导

第五章 此隧道结系统的数值计算结果和讨论

5.1 反射和透射几率

5.1.1 带间耦合系数对固有的反射和透射几率的影响

5.1.2 带间耦合系数对新型的反射和透射几率的影响

5.1.3 势垒强度对固有的反射和透射几率的影响

5.1.4 势垒强度对新型的反射和透射几率的影响

5.2 电导

5.2.1 带间耦合系数和势垒强度对电导的影响

5.3 TMR

5.4 小结

第六章 总结与展望

参考文献

硕士阶段发表的文章

致谢