论文部分内容阅读
本文研究了拓扑绝缘体的输运特性.主要计算研究了两部分内容:第一部分是拓扑绝缘体-超导体纳米台阶结构中的Andreev电导抑制;第二部分是双量子点耦合的Majorana束缚态中的热电子输运特性.我们先是采用传递矩阵的方法计算了拓扑绝缘体-超导体纳米台阶结中的电导.当两部分拓扑绝缘体表面连接到一起,在两个拓扑绝缘体表面的连接处会形成一个线性结.如果三部分拓扑绝缘体表面连接到一起,就会形成一个原子量级的纳米台阶结.本论文中,我们从理论上研究了拓扑绝缘体-拓扑绝缘体-超导体纳米台阶结的Andreev反射性质.由于每个结上都有边缘态存在,因此纳米台阶结的电导会受到抑制.当电子的入射能量ε大于超导能隙Δ时,台阶结的Andreev电导小于1,而平面结的电导等于1.我们还发现,Andreev电导还与台阶结的高度有关.当电子的入射能ε=0时,随着台阶结高度的变化,Andreev电导会表现出振荡行为,并且振幅保持不变.但是,当电子的入射能ε=Δ时,Andreev电导随着高度变化的振荡幅度会逐渐减小.这些情况都与平面结的情况不同.因此,在纳米台阶结中台阶结的高度是影响Andreev反射的一个重要因素,而且与正常的金属-超导平面结中的δ势垒的高度所起的作用类似.第二部分,我们计算研究了双量子点耦合的Majorana束缚态中的热电子输运特性.本论文中,我们研究了两种耦合Majorana费米子的双量子点模型:T型结构和串联结构.并且还与无Majorana费米子的T型结构和串联结构的热电子输运性质作了比较.一般情况下,当量子点能量d?低于体系化学势?时,由于体系被激发的大多是空穴,因此热电势S对应正值;当量子点能量d?大于体系化学势?时,由于体系被激发的大多是电子,因此热电势对应负值.而且,无量纲品质因子ZT会随着温度的升高而增大.但是,比较特殊的是,在我们所研究的结构中,存在Majorana费米子的T型结构中,热电势S并不只是这样表现,而是在量子点能量小于化学势的地方,出现了由负值到正值的转变;在能量大于化学势的地方,出现了由正值到负值的转变.而且,随着温度的升高,ZT品质因子先减小后增大.我们还发现,相比无Majorana费米子的结构,无论是T型还是串联结构,当Majorana费米子存在时,体系的ZT品质因子都会被抑制.