, 536. 48 Сверхпроводимость и спиновый транспорт в двумерных электронных системах со спин-орбитальным взаимодействием


PDF просмотр
Название, 536. 48 Сверхпроводимость и спиновый транспорт в двумерных электронных системах со спин-орбитальным взаимодействием
страница1/50
Димитрова Ольга Венциславовна
Дата конвертации12.08.2012
Размер0,51 Mb.
ТипАвтореферат
СпециальностьТеоретическая физика
На соискание ученой степениКандидат физико-математических наук
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   50
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК
ИНСТИТУТ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ
имени Л. Д. ЛАНДАУ
На правах рукописи
Димитрова Ольга Венциславовна
УДК 538.945, 536.48
Сверхпроводимость и спиновый транспорт
в двумерных электронных системах
со спин-орбитальным взаимодействием
Специальность 01.04.02 — Теоретическая физика
Диссертация на соискание ученой степени
кандидата физико-математических наук
Научный руководитель:
доктор физико-математических наук, проф.
М. В. Фейгельман,
Москва – 2006

Оглавление
Введение
5
1 Поперечный спиновый ток и парамагнитная восприимчи-
вость в двумерном электронном газе
16
1.1 Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.2 Обращение в ноль dc спин-холловской проводимости в присут-
ствии беспорядка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.2.1 Микроскопическое диаграммное вычисление . . . . . . . 19
1.2.2 Общее доказательство отсутствия стационарного спин-
холловского тока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.3 Спин-Холловская проводимость и Паули восприимчивость в
присутствии электрон-электронного взаимодействия . . . . . . . 31
1.3.1 Соотношение между зависящей от частоты спин-
холловской проводимостью и восприимчивостью Паули . 31
1.3.2 Поправки от взаимодействия к спин-холловской прово-
димости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
1.4 Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2 Фазовая диаграмма поверхностного сверхпроводника в про-
дольном магнитном поле
44
2.1 Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.2 Модель двумерного спин-орбитального сверхпроводника . . . . 47
2

2.3 Сверхпроводящий фазовый переход . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.4 Свойства сверхпроводника вблизи симметричной точки . . . . . 58
2.5 Фазовая диаграмма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
2.6 Ток и электромагнитный отклик в киральной фазе . . . . . . . 74
2.7 Преобразование состояния БКШ в “слабо киральную” фазу . . 76
2.8 Фазовая диаграмма в присутствии немагнитных примесей . . . 81
2.9 Переход Березинского-Костерлица-Таулеса . . . . . . . . . . . . 87
3 Джозефсоновский ток и спиновая поляризация в кон-
тактах
сверхпроводник-
двумерный
электронный
газ-
сверхпроводник
89
3.1 Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.2 Спектр андреевских состояний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
3.3 S-матрица и коэффициенты прохождения . . . . . . . . . . . . . 96
3.4 Джозефсоновский ток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
3.5 Уравнение на спектр и ток для контакта произвольной длины . 104
3.6 Спиновая поляризация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
3.7 Обсуждение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
3.8 Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
Приложения
128
А
Преобразование к эллиптическим интегралам . . . . . . . . . . 128
Б
Линия ST
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
В
Восьмой порядок в функционале ГЛ . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Г
Спиноры, описывающие состояния квазичастиц в переходе
S/Rashba 2DEG/S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
Д
Матрица рассеяния в нормальном состоянии перехода S/Rashba
2DEG/S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
3

Д.1
ˇ
S - матрица, полученная сшивкой волновых функций на
двух границах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
Заключение
148
Работы, представленные на защиту
153
Список литературы
154
4

Введение
Двумерные электронные системы возникают в полупроводниковых кванто-
вых ямах на границе раздела двух материалов, либо в сверхтонких слоях
металлов на диэлектрической подложке. В обоих случаях естественным об-
разом нарушается симметрия по отношению к отражению относительно плос-
кости, в которой находятся “двумерные” электроны проводимости. В таких
случаях, благодаря нарушению трансляционной симметрии и симметрии ин-
версии, возникает электрическое поле, перпендикулярное к плоскости. Оно
не влияет непосредственно на орбитальное движение электрона в плоскости,
но взаимодействует со спином электрона посредством релятивистского спин-
орбитального взаимодействия, известного как взаимодействие Рашбы [1].
В диссертации теоретически изучено влияние взаимодействия Рашбы на
свойства следующих электронных систем: двумерный взаимодействующий
электронный газ в присутствии немагнитных примесей; двумерный сверхпро-
водник (в рамках модели БКШ) в параллельном магнитном поле в чистом
и грязном случае, джозефсоновский переход через чистый двумерный элек-
тронный газ.
Присутствие спин-орбитального взаимодействия в электронных системах
демонстрирует ряд интересных неожиданных физических явлений. Все они
обязаны своим возникновением ограничению степени свободы электронных
спинов: направление спина электрона, благодаря взаимодействию Рашбы, те-
перь оказывается связанным с направлением его импульса. Точнее, собствен-
ными состояниями гамильтониана оказываются состояния со спином, направ-
5
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   50

Разместите кнопку на своём сайте:
поделись


База данных защищена авторским правом ©dis.podelise.ru 2012
обратиться к администрации
АвтоРефераты
Главная страница