Диссертация (1104939), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Также показано, что проводимость контакта нормального металлаи однозонного сверхпроводника с d-типом сверхпроводящего спаривания, рассчитанная в рамках предложенной модели, совпадает с ранее полученным результатом, но собобщенным определением проводимости такого контакта в нормальном состоянии.В разделе 1.2 в рамках приближения сильной связи получены уравненияБоголюбова-де-Жена на узлах кристаллической решетки в плоскости сверхпроводя11щего пниктида для случая нулевой ориентации кристаллографических осей пниктида относительно границы.
На основе данных уравнений выведены граничные условия для контакта нормальный металл - двухзонный пниктид для данной ориентацииграницы и кристаллографических осей пниктида, а также получено выражение дляпотока вероятности в направлении, перпендикулярном границе. Продемонстрировано, что полученные граничные условия обеспечивают сохранение потока вероятностичерез рассматриваемую границу. На основе выведенных граничных условий рассчитаны проводимости переходов нормальный металл - сверхпроводящий пниктид дляaнизотропных s++ (∆ = ∆0 (cos(kx ) + cos(ky )) + ∆1 ) и s± (∆ = ∆0 cos(kx ) cos(ky )) моделей сверхпроводящего спаривания. Показано, что в случае s± модели для малыхпрозрачностей границы помимо двух характерных особенностей на щелях практически для всех значений волнового вектора, параллельного границе, наблюдается четковыраженная подщелевая особенность.
Данная подщелевая особенность отсутствует вслучае s++ модели для всех значений волнового вектора, параллельного границе. Таким образом, показано, что на основе сравнения проводимостей контакта нормальногометалла и сверхпроводящего пниктида для нулевого угла ориентации кристаллографических осей пниктида по отношению к границе возможно отличить рассматривамые две наиболее популярные модели сверхпроводящего спаривания по наличию иотсутствию четко выраженной подщелевой особенности в случае s± или s++ моделиспаривания, соответственно.В разделе 1.3 в рамках приближения сильной связи получены уравненияБоголюбова-де-Жена на узлах кристаллической решетки в плоскости сверхпроводящего пниктида для случая ненулевого угла ориентации кристаллографических осейпниктида относительно границы. На основе данных уравнений выведены граничныеусловия для контакта нормальный металл - двухзонный пниктид для данной ориентации границы и кристаллографических осей пниктида, а также получено выражениедля потока вероятности в направлении, перпендикулярном границе.
При рассмотрении электронного транспорта через N −Sp контакты с ненулевым углом разориентацииучтен хоппинг не на один, как в случае нулевого угла разориентации, а на два соседних слоя атомов пниктида. Это обстоятельство привело к существенному усложнениюграничных условий, вида волновых функций и выражения для потока, связанномус необходимостью учета электронного транспорта не только по двум энергетическимзонам, но и по двум долинам в этих зонах. Используя полученные граничные условия,12рассчитаны проводимости для N −Sp контакта для угла π/4 разориентации границы икристаллографичесих осей пниктида. Показано, что изучение проводимостей контактов нормального металла со сколотым под углом π/4 к границе кристаллом пниктидане позволяет различить симметрии параметра порядка в сверхпроводящем пниктиде:полученные зависимости проводимости от напряжения качественно схожи для s± иs++ моделей сверхпроводящего спаривания.В разделе 1.4 для различных размеров поверхности Ферми в нормальном металле рассчитаны усредненные по волновому вектору, параллельному границе, проводимости N − Sp контакта для угла ориентации кристаллографических осей пниктидапо отношению к границе, равного 0.
Показано, что усредненные проводимости N − Spконтакта для нулевого угла ориентации границы качественно отличаются для s± иs++ моделей сверхпроводящего спаривания для большого размера поверхности Фермив нормальном металле, что дает возможность отличить эти две модели на эксперименте.Таким образом, в главе 1, основываясь на уравнениях сильной связи, полученыграничные условия для контакта нормального металла с многозонными сверхпроводниками с необычными видами спаривания, которые позволяют учесть как сложныйнепараболический и анизотропный спектр нормальных возбуждений в сверхпроводнике и их многозонный характер, так и необычные виды симметрий сверхпроводящегопараметра порядка.
Продемонстрирована возможность отличить две наиболее популярные s± и s++ модели сверхпроводящего спраивания путем анализа проводимостейN − Sp контакта для нулевого угла ориентации кристаллографических осей пниктидапо отношению к границе.В главе 2 теоретически исследуется когерентный электронный транспорт вструктурах с многозонными сверхпроводниками, описываемыми моделями внутриорбитального (s± модель) и межорбитального сверхпроводящего спаривания.
Для этогорассмотрено микросужение между сверхпроводящим пниктидом (Sp ) и нормальнымметаллом (N ) или обычным изотропным сверхпроводником БКШ-типа (S). Длинамикросужения l предполагается много меньшей длины когерентности ξ в сверхпроводниках и упругой lel и неупругой lin характерных длин свободного пробега, чтопозволяет пренебречь подавлением параметра порядка вблизи границы. В такой геометрии естественно пользоваться подходом Боголюбова-де-Жена, который корректноописывает когерентный транспорт в сверхпроводящих структурах с параметром по-13рядка, являющимся знакопеременным в конфигурационном пространстве.В разделе 2.1 рассчитаны проводимости N − Sp перехода при нулевой температуре в случае сверхпроводника Sp , описываемого s± и межорбитальной моделямисверхпроводящего спаривания.
Кристалл пниктида ориентирован так, что N − Sp граница параллельна кристаллографической оси y. Для данных расчетов использованыграничные условия, которые являются частным случаем граничных условий, полученных в главе 1, для нулевого угла ориентации границы по отношению к кристаллографическим осям пниктида. Продемонстрировано, что зависимость проводимостиот напряжения N − Sp контакта имеет две особенности, вызванные особенностью вплотности состояний на большей сверхпроводящей щели пниктида и объединеннойособенностью от меньшей щели и подщелевой особенности в случае, когда пниктидописывается s± моделью спаривания. В случае описания пниктида в рамках межорбитальной модели спаривания проводимость N − Sp контакта имеет как две щелевыеособенности, так и особенность при нулевом напряжении (ZBA).В разделе 2.2, используя граничные условия раздела 2.1, рассчитаны фазовые зависимости связанных андреевских состояний, вклада от них в джозефсоновский ток, вклада от континуума в джозефсоновский ток и полного тока ДжозефсонаIs (φ) = Id (φ) + Ic (φ), состоящего из тока Id (φ), переносимого квазичастицами, занимающими дискретные андреевские уровни, и тока Ic (φ), переносимого квазичастицами из непрерывного спектра при нулевой температуре через S − c − Sp переход сосверхпроводником Sp , описываемым s± и межорбитальной моделями сверхпроводящего спаривания.
Показано, что S − c − Sp переход со сверхпроводящим пниктидом Sp ,описываемым s± моделью, рассмотренный в рамках двухорбитальной модели, является “0”-контактом с близкой к синусоидальной ток-фазовой зависимостью. Для случаяS − c − Sp перехода со сверхпроводящим пниктидом Sp , описываемым межорбитальноймоделью сверхпроводящего спаривания, продемонстрировано, что такой джозефсоновский переход является “φ”-контактом с весьма не тривиальной ток-фазовой зависимостью (основное состояние реализуется при некоторой разности фаз сверхпроводящихберегов 0 < φ < π).
Объяснением результатов расчета является совпадение симметрий параметров порядка изотропного сверхпроводника S и пниктида Sp в случае, когда пниктид описывается s± моделью спаривания (A1g симметрия в обоих случаях) инесовпадение симметрий параметров порядка сверхпроводников S − c − Sp переходав случае, когда пниктид описывается моделью межорбитального спаривания (A1g для14изотропного сверхпроводника S и B2g для сверхпроводника Sp , описываемого моделью межорбитального спаривания). В главе 2 сделан вывод о том, что, анализируяпроводимости N − Sp контакта, можно отличить на эксперименте внутриорбитальнуюмодель сверхпроводящего спаривания от межорбитальной по наличию пика при нулевом напряжении в случае последней.
Кроме того, продемонстрировано, что ответ овиде симметрии параметра порядка в пниктидах может дать измерение ток-фазовойзависимости S − c − Sp перехода с монокристаллическим пниктидом.В главе 3 рассматриваются структуры со сверхпроводником, описываемым врамках двухзонной модели, при наличии в нем только межзонного типа сверхпроводящего спаривания. Под данным типом спаривания понимается возможность сверхпроводящего спаривания электронов, принадлежащих различным зонам многозонногометалла. Также в данной главе теоретически исследуется электронный транспорт через границу двухзонного сверхпроводника с таким необычным типом спаривания инормального металла.В разделе 3.1 развит подход к описанию свойств двухзонного сверхпроводника при наличии в нем межзонного спаривания.
Получены уравнения Боголюбова-деЖена такого сверхпроводника путем диагонализации сверхпроводящего гамильтониана с учетом наличия межзонного спаривания в рамках двухзонной модели.В разделе 3.2, используя выведенные уравнения Боголюбова-де-Жена, рассчитывается температурная зависимость межзонного параметра порядка. Показывается,что уменьшение модуля межзонного параметра порядка при малых значениях температуры происходит быстрее по сравнению с аналогичной зависимостью обычноговнутризонного параметра порядка в теории БКШ.Продемонстрировано, что такое поведение температурной зависимости межзонного параметра порядка, а также ее последующее скачкообразное уменьшение связаныс ассиметрией сверхпроводящего спектра возбуждения относительно нулевого значения энергии двухзонного сверхпроводника с межзонным типом спаривания, обусловленной различием эффективных масс электронов в двух зонах.В разделе 3.2 рассматривается микросужение между нормальным металлом идвухзонным сверхпроводником с характерным размером d много меньшим длины когерентности сверхпроводника ξ и упругой l и неупругой lin характерных длин свободного пробега.
На основе полученных в разделе 3.1 уравнений Боголюбова-де-Женазаписываются волновые функции в двухзонном металле и двухзонном сверхпровод-15нике с межзонным типом спаривания. Обобщается уравнение теории БКШ для токаS-N перехода на случай двухзонной модели. Рассчитываются вольт-амперные характеристики и проводимости перехода нормальный двухзонный металл - двухзонныйсверхпроводник с межзонным типом спаривания для различных значений величиныпотенциального дельта-образного барьера между нормальным металлом и сверхпроводником.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
