Weyl半金屬超導(dǎo)異質(zhì)結(jié)中的電子輸運(yùn)性質(zhì).pdf

1、近年來，人們發(fā)現(xiàn)了一類特別的金屬體系，即所謂的Weyl半金屬，引起了人們極大的研究興趣，它們的低能激發(fā)可以用粒子物理中的兩分量Dirac方程即Weyl方程來描述。在打破體系的時(shí)間反演對(duì)稱性或空間反演對(duì)稱性時(shí)，無質(zhì)量的三維Dirac半金屬會(huì)變?yōu)閃eyl半金屬，從而一個(gè)Dirac點(diǎn)會(huì)劈裂成兩個(gè)Weyl點(diǎn)，具有無能隙的線性色散關(guān)系。雖然Weyl半金屬?zèng)]有能隙，但是仍然具有拓?fù)浞瞧接剐袨?，如成?duì)出現(xiàn)的手征性相反的Weyl點(diǎn)受到穩(wěn)定的拓?fù)浔Ｗo(hù)、表

2、面不連續(xù)的費(fèi)米弧、負(fù)磁阻效應(yīng)等。然而，對(duì)超導(dǎo)Weyl半金屬以及對(duì)其超導(dǎo)態(tài)的探測(cè)的研究還比較少，一個(gè)行之有效的辦法是通過Andreev反射譜來探測(cè)。雖然已有對(duì)含有超導(dǎo)Weyl半金屬異質(zhì)結(jié)的研究，但是只局限于單結(jié)的Andreev反射，并未涉及到到雙結(jié)的更豐富的散射過程特別是非局域Andreev反射、電導(dǎo)以及噪聲。
　　本文使用基于BdG方程的理論方法，研究了正常Weyl半金屬/超導(dǎo)Weyl半金屬/正常Weyl半金屬的拓?fù)浒虢饘佼愘|(zhì)結(jié)的

3、電子輸運(yùn)性質(zhì)。分別在BCS配對(duì)態(tài)和FFLO配對(duì)態(tài)下，探討了配對(duì)的兩個(gè)Weyl點(diǎn)的正常反射、正常透射、局域Andreev反射和非局域Andreev反射四個(gè)散射過程以及電導(dǎo)和噪聲的特點(diǎn)，特別是配對(duì)的兩個(gè)Weyl點(diǎn)之間的連線與界面法線的夾角α的影響，并對(duì)兩種配對(duì)態(tài)下的結(jié)果進(jìn)行了比較。
　　結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在同一配對(duì)態(tài)下，兩個(gè)Weyl點(diǎn)的四個(gè)散射過程以及電導(dǎo)和噪聲的特點(diǎn)大不相同，原因來自于配對(duì)的Weyl點(diǎn)的手征性相反，自旋與運(yùn)動(dòng)的方向綁定。另外

4、，在BCS配對(duì)態(tài)下，由分別來自配對(duì)的兩個(gè)Weyl點(diǎn)的電子配對(duì)，從而會(huì)出現(xiàn)由α導(dǎo)致的有效超導(dǎo)能隙，因此，兩個(gè)Weyl點(diǎn)各自的散射過程發(fā)生的幾率、電導(dǎo)以及噪聲對(duì)α呈現(xiàn)各向異性的特點(diǎn)，然而，在FFLO配對(duì)態(tài)下，由來自同一Weyl點(diǎn)內(nèi)的兩個(gè)電子配對(duì)，從而對(duì)α顯示各向同性的特點(diǎn)。
　　實(shí)驗(yàn)上測(cè)得的電導(dǎo)和噪聲包括來自于配對(duì)的兩個(gè)Weyl點(diǎn)的貢獻(xiàn)。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明，在BCS配對(duì)態(tài)下總電導(dǎo)隨eV的變化是先減小后增大最后再減小，伴有一個(gè)谷和一個(gè)峰，

5、α對(duì)谷和峰出現(xiàn)的位置以及谷值和峰值有顯著的影響，α越大，谷和峰向eV增大的方向移動(dòng)，而FFLO配對(duì)態(tài)下總電導(dǎo)隨eV先緩慢地增加然后迅速地減小，與α無關(guān)。對(duì)于噪聲來說，BCS配對(duì)態(tài)下總的噪聲隨eV先從正值減小到某一負(fù)值，然后又增加至正值，伴有一個(gè)谷，而且谷隨α增大向eV增大的方向移動(dòng)，而FFLO配對(duì)態(tài)下總的噪聲總是負(fù)值，隨eV先緩慢增大，后開始減小，與α無關(guān)。因此，這些結(jié)果可以用來在實(shí)驗(yàn)上區(qū)分和證實(shí)BCS與FFLO配對(duì)態(tài)，一則通過測(cè)量電導(dǎo)