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超导电性和磁性共存及相互影响的研究一直以来都是凝聚态物理的基础研究问题。近年来随着p波超导体的发现和确定,研究超导电性和磁性的关系随之也拓展到p波异质结的微结构中去。在本论文中,我们主要利用格林函数方法研究在P波和二维电子气的异质结界面的平衡自旋流的输运特性。
本论文主要内容分如下三章:在第一章中,我们主要介绍常规超导体的一些基本背景,包括Bogoliubov-de Gennes方程,BTK散射电导,和Andreev反射物理图像;还介绍了p波超导体的轨道对称性,Rashba自旋轨道相互作用的来源。
在第二章中,我们介绍了本文所用的理论方法:在连续模型下,给出求解一般超导结的格林函数方法,并利用格林函数,给出自旋流的定义式。
在第三章中,我们研究了p波超导体与有自旋轨道耦合相互作用的二维电子气构成的异质结,我们通过BdG方程求解了异质结的推迟格林函数,然后研究了在平衡态下系统流过结界面的自旋流。我们发现在系统处于平衡的情形下,有非零的自旋流流过隧道结,其中垂直于界面方向的自旋极化方向的自旋流数值最大。物理原因是p波超导的d矢量和二维电子气中的赝磁场的交换耦合作用所致。我们还发现,界面的势垒可以很快抑制自旋流且他们的大小和自旋轨道耦合强度的关系并不是线性的,存在一个最佳匹配值。另外这样的自旋流,特别是来自d矢量和赝磁场的交换耦合作用的自旋流,和p波d矢量的方向角有明确的正弦函数关系,且其周期是π。这些结论在通常的自旋单态超导体是不存在的,因为那里的Cooper对是没有净自旋的,所以我们的结果可为鉴定三重超导序参量提供一定的理论帮助作用。