正常金属/半导体/d波超导结中的隧穿谱和散粒噪声

摘要

散粒噪声，是由于电荷的不连续性造成的。散粒噪声的测量可以获得粒子传播过程中的一些信息，这些信息是用电导无法测量的。最近几年，很多工作者研究了介观系统的散粒噪声。 本研究的模型是考虑一个正常金属/半导体/d波超导体隧道结系统。左边为半无限大的正常金属，右边为半无限大的d波超导体，中间为半导体。利用Blonder-Tinkhar-Klapwijk(BTK)理论求解了Bogoliubov-de Genner(BdG)方程，再结合Landauer-BiJttiker公式，计算了正常金属/半导体/d波超导体隧道结系统的隧穿系数；研究了正常金属/半导体/d波超导结的隧穿谱和散粒噪声。由于把半导体层模拟成具有一定厚度的势垒，所以结果更合乎实际。得到以下结论： 1.在Rashba自旋轨道耦合参数一定的情况下，计算了散粒噪声和隧穿谱随偏压的变化。结果表明，电子入射角度θ.d波超导配对势都可以影响散粒噪声和隧穿谱。证明了d波超导体表面有零能束缚态存在；Andreev反射电导可以达到正常隧穿电导的两倍；散粒噪声被抑制的程度很大；半导体宽度L为3εO的整数倍与半导体宽度L为3εO的非整数倍时的散粒噪声和隧穿谱随偏压的变化有明显的区别。 2.研究了在Rashba自旋轨道耦合参数一定的情况下，散粒噪声和隧穿谱随半导体宽度L的变化。发现：随着半导体宽度L的增加，散粒噪声谱的共振峰的个数发生变化；平均电流对角度的依赖性很大；随着半导体宽度L的变化，平均电流谱出现了峰值，并且平均电流很好的被抑制；随着半导体宽度L的增大，电导增大。 3.计算了Rashba自旋轨道耦合存在时散粒噪声和隧穿谱，结果表明Rashba自旋轨道耦合的存在对散粒噪声和隧穿谱没有明显的影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

1引言

1.1超导体的研究进展

1.2正常金属/超导体隧道结

1.2.1正常金属/超导体界面的Andreev反射

1.2.2 Josephson效应

1.3噪声的研究进展

1.4本文的选题依据与主要研究工作

2基本理论和方法

2.1 Bogoliubov-de Gennes(BdG)方程与BTK理论

2.2 Landauer-Büttiker公式的简单推导

2.2.1两端单通道器件电导系数的Landauer-Büttiker公式

2.2.2两端多通道器件电导系数的Landauer-Büttiker公式

3正常金属/半导体/d波超导结(N/SM/S)中的隧穿谱和散粒噪声

3.1模型和计算公式

3.2隧穿谱和散粒噪声随偏压的变化

3.2.1散粒噪声随偏压的变化

3.2.2微分电导随偏压的变化

3.2.3平均电流随偏压的变化

3.2.4散粒噪声功率随偏压的变化

3.2.5散粒噪声功率与电流的比值随偏压的变化

3.3隧穿谱和散粒噪声随半导体宽度的变化

3.3.1散粒噪声随半导体宽度的变化

3.3.2微分电导随半导体宽度的变化

3.3.3平均电流随半导体宽度的变化

3.4 Rashba自旋轨道耦合参数对隧穿谱和散粒噪声的影响

3.5本章小结

4总结与展望

参考文献

致谢

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