超导结中自旋分裂的邻近效应

用BdG方程和BTK理论对两种自旋分裂的超导邻近效应进行了研究,计算结果显示在铁磁/超导结中,邻近效应在铁磁一侧引起了一定的超导特征,并且随着离界面距离的变化呈现从0"态到π"态的反转行为,而对于二维电子气/超导结,邻近效应却不能引起π"态超导性.     

拓扑绝缘体能带结构的角分辨光电子能谱研究

以拓扑不变量定义和区分的拓扑材料的发现标志着凝聚态物理学和材料科学的又一次革命.这些材料的拓扑表面态的鲁棒性、背散射禁戒和特殊的输运行为在自旋电子学、非线性光学、拓扑量子计算等广泛的领域有潜在的应用价值.角分辨光电子能谱(ARPES)既能直接观察k空间,又对表面电子态敏感,因此在拓扑材料的研究中一直处于举足轻重的地位.本文试从材料分类的角度对三维拓扑绝缘体和本征磁性拓扑绝缘体这两类材料的部分ARPES研究作一综述,使读者对这一领域的研究现状有一个基本的概念.     

三维Lieb lattice模型的能谱结构

Lieb lattice模型的特殊拓扑结构导致其具有异常的能谱结构,比如零能平带、低能下的狄拉克能谱等。选取2种三维Lieb lattice模型,分别写出其在动量空间中电子跃迁的哈密顿矩阵,将该哈密顿矩阵对角化可计算出其能谱。结果显示若不考虑自旋轨道耦合作用,其能谱图像由3条能带组成,且3条能带交于动量空间一点没有能带间隙。若在其次近邻跃迁上施加自旋轨道耦合作用则可以在能带间打开间隙,且随着自旋轨道耦合强度的增加其能带间隙也将逐渐增大。因此,可以得到结论三维Lieb lattice模型与二维Lieb lattice模型相似,若想在其能带间打开一个完整的能带间隙则可以在模型的次近邻跃迁上施加自旋轨道耦合作用。随着其能带间隙的打开,该模型所呈现出的物态也将由拓扑半金属态转变为拓扑绝缘体态。     

拓扑绝缘体量子点中的磁交换相互作用

从理论上研究了拓扑绝缘体量子点中的磁交换相互作用.在拓扑绝缘体量子点中,边缘态电子数可以通过量子点的尺寸和外加电场进行调控.当量子点中掺入单个磁离子并且边缘态填充奇数电子时,电子与单个磁离子之间的交换相互作用达到最大值;而边缘态填充偶数电子时,电子与单个磁离子之间的交换相互作用消失.当量子点中掺入2个磁离子时,电子与Mn离子的sp-d相互作用会出现奇偶振荡行为,Mn离子间的相互作用取决于Mn离子间距和量子点壳层中的电子数,表现出典型的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida型间接交换机制.工作澄清了拓扑绝缘体量子点壳层结构对其磁性的影响,有助于人们设计基于拓扑绝缘体量子点的自旋电子学或量子信息器件.     

二维声学极化子自陷判据的重新构建

从二维晶格振动的"简谐近似"的描述出发,考虑电子-声学声子的库伦型相互作用,从源头推导得到了新的描述二维电子-声学声子耦合的哈密顿量.采用类Huybrechts变分法讨论了二维声学极化子自陷的可能性.结果表明:二维声学极化子由自由态向自陷态转变对应的临界电子-声子耦合常数随声子截止波矢的增大而减小;二维声学极化子自陷比三维情况要容易.     

超导邻近效应在铁磁层中引起的“0”态到“π”态振荡现象

利用BTK理论和Nambu自旋格林函数方法计算了铁磁/超导结构中铁磁一侧的准粒子局域态密度(DOS)和超导序参量.计算结果表明在铁磁层中超导邻近效应引起了具有超导特征的准粒子局域态密度和非零的超导序参量,随着离界面距离的增加两者都呈现了从"0"态到"π"态的衰减振荡行为并且具有相同的振荡周期.     

氧化物超导体超导电性及性质的一种解释

考虑到晶体结构与电子能带结构,在 Hubbard 单带模型中引入电子与激子的互作用项,对有些氧化物超导体的反铁磁绝缘体—金属(超导)转变现象(M—I 转变),氧化物超导体的高 Tc 原因及二维特性进行了解释.     

二维拓扑超导体拓扑数的计算

研究了具有自旋轨道耦合的二维晶格模型的的拓扑结构.\ 平庸与非平庸拓扑区域以能带的能隙关闭为界.\ 首先将KITAEV 的Majorana 拓扑数$M(H)$ 推广到二维情况,在动量空间计算了二维晶格的Majorana 拓扑数和相图.\ 由$M(H)=-1$确定的非平庸拓扑区与用TKNN宇称确定的非平庸拓扑区完全一致,证明Majorana 拓扑数与TKNN 宇称是一致的.\ 但Majorana 拓扑数比TKNN宇称的计算简单.\ 文章还计算了有限宽无穷长带的能带和波函数.\ 如果参数取在非平庸参数区则长带的能带显示 Majorana零能模,而且波函数分布在长带的边界上.\ 如果参数取在平庸参数区,则能带不受拓扑保护;系统不出现零能态,或者出现偶数个零能态.     

拓扑绝缘体Bi_2Te_3薄膜电子结构第一性原理研究

采用基于密度泛函理论第一性原理从头计算的MedeA-VASP软件包,在计算电子结构时考虑自旋轨道耦合作用的情况下,系统地计算了拓扑绝缘体Bi_2Te_3体块及其密排面(0 1 1-5)薄膜从1层到6层的电子结构.通过计算发现,Bi_2Te_3体块是带隙为0.146eV的半导体,随着薄膜层数的逐渐递增,Bi_2Te_3密排面(0 1 1-5)薄膜出现了无能隙的拓扑表面态,这一结果与Bi_2Te_3(111)面的结果一致.     

电子掺杂下FeSe二维性的增强

本文利用离子液体调控对FeSe薄膜进行电子掺杂,研究了超导增强过程中FeSe超导涨落行为的演化.顺电导分析表明,随着温度降低,超导涨落维度从二维过渡到三维;并且,随着电子掺杂,三维涨落的温度区间逐渐减小,这表明FeSe层间耦合强度逐渐减弱,体系二维性增强.FeSe调控后的高T_c态与插层FeSe基材料不仅具有相近的T_c(～40 K),并且都表现出较强的二维性,这暗示着二维性的增强对于FeSe超导的增强起着重要作用.     

二维Josephson结阵列的钉扎及棘轮效应

利用电阻分流结动力学数值模拟了二维Josephson结阵列在六角点阵钉扎下系统的磁通分布,通过测量钉扎强度-电压关系,得到该超导系统的电阻随着钉扎强度增加而减小的规律.同时进一步研究了三角状的非对称钉扎势所产生的棘轮效应.     

基于张量网络算法对二维t-J模型的研究

高温超导问题是当前凝聚态物理学研究的最重要的问题之一。本文应用基于二维强关联电子无限费米子系统的投影纠缠对(gPEPS)表示下建立的虚时间演化的张量网络算法[arXiv:0907.5520],对高温超导的相关的最小模型——二维t-J 模型进行了数值模拟研究,得出二维t-J模型在半占据状态与小于半占据状态时的基态,并最终得到了海森堡反铁磁无空穴的态与有空穴的态之间的相分离线,以及二维正方格子t-J 模型的单位格点基态能量。研究结果表明,二维t-J 模型的相分离线上临界点为Jc=0.95t和下临界点为Jc=3.45t;随后模拟J/t = 0.4,发现不同的掺杂会导致出现四个超导相：一个是由电荷密度波、自旋密度波与p波共存的超导相,一个是自旋单态的d s波超导配对与反铁磁背景下自旋三态p波超导配对超导相,一个是扩展s波配对超导相,一个是铁磁背景下p波的配对超导相。     

二维锡烯材料的若干进展

二维锡烯是一种潜在的可室温工作的拓扑绝缘体,有望进行无损耗的电子输运,在未来高集成度的电子学器件和量子器件领域具有重要的意义.理论方面,研究人员系统模拟了锡烯物理性质,发现其具有若干新奇的特性.实验方面,主要集中在单层锡烯的制备.系统梳理金属锡到二维锡烯的发展及制备进程,介绍锡烯的主要物理性质、相关结构及调控、锡烯复合及功能材料,最后简要总结锡烯面临的机遇和挑战.     

双链Su-Schrieffer-Heeger模型的纠缠陈数

利用复合系统的约化关联矩阵定义子系统的纠缠哈密顿量,由其共同本征函数计算纠缠陈数,进而用纠缠陈数研究双链Su-Schrieffer-Heeger(SSH)模型的拓扑特性。链间耦合作用的加入会使得系统的拓扑特性随着链中格点二聚化参数的变化发生改变。在没有链间耦合作用时,纠缠陈数发生一次跳变,系统从非平庸拓扑态变为平庸拓扑态;考虑链间耦合作用后,纠缠陈数发生两次跳变,从而丰富了系统的拓扑结构。结合系统能谱及本征态,说明在发生拓扑转变处有零能边缘态存在。     

激光驱动拉伸氢分子产生阈下谐波中拉比振荡特征的取向依赖

通过数值求解二维模型分子在强激光场中的含时薛定谔方程,研究了拉伸氢分子产生阈下谐波中拉比振荡特征的取向依赖.结果表明,三次谐波附近展现出精细次峰结构,借助于两态模型,将这些次峰结构归因于基态和第一激发态之间强耦合引起的拉比振荡.文中还发现这些次峰结构对分子取向角有很强的依赖,且次峰结构随着取向角(0°～90°)的增大而逐渐消失,这是由两态间的耦合强度随取向角增大而减小所引起.     

含中间共振态的三体末态探测效率的研究

多体末态过程通常包含的中间共振态直接影响到探测效率的确定。研究了采用二维不变质量谱加权的方法,用于计算多体末态过程的探测效率。对三体末态e+e-→π+π-η过程,考虑了e+e-→π+π-η,e+e-→ρη和e+e-→a2±π三个过程的贡献,并利用二维不变质量谱加权法对该末态模拟数据样本的探测效率进行了估计。与直接加权的结果对比表明该方法能够快速且有效地确定探测效率。     

铜氧化物超导体中压致超导-绝缘体量子相变

按照固体能带理论,固体的导电性质通常是由其能带结构所决定的.对于具有能隙的绝缘体或半导体,在压力的作用下其能带的展宽可以使能隙闭合,从而使系统发生绝缘体-金属相变,甚至在低温下呈现出超导电性.这种绝缘体-金属相变被称为“威尔森相变”.而“反威尔森相变”,即在压力的作用下产生金属(或超导体)-绝缘体转变是经典理论不能预测或解释的问题.本文将主要介绍最近在空穴掺杂铋系铜氧化物高温超导体中发现的压力导致的超导-绝缘体量子相变,并对其形成机制和生成绝缘相的性质进行了简要讨论.新发现的铜氧化物高温超导体中压致超导-绝缘体量子相变不仅提供了一个强关联电子系统在压力下产生奇异量子态的新范例,也说明了超导与其紧邻量子态在压力调制参量作用下所表现出的“同源性”,这为深刻理解强关联电子系统中超导态与其他各种量子态之间的关系提供了新的实验依据.此外,分析了这种超导-绝缘体量子相变的普适性,并提出了在此方面开展进一步研究的一些关键问题.作者希望通过本文的介绍能使读者对铜氧化物高温超导体中高压导致的超导-绝缘体相变实验研究方面的新进展和其可能存在的普适意义有所了解,同时希望能对高温超导机理的深入理解及为最终高温...     

1维格子组成环形带绝缘体上的持续电流

通过磁通的介观正常金属环存在持续电流.最近,有人指出在由能带绝缘体制成的环中也存在持续电流,持续电流是由完全占满价带的电子产生的.用环形1维格子的布洛赫态组成1维环的电子态的方法,研究了环形能带绝缘体组成的环里的持续电流,推导出了由任意价带的绝缘体组成的1维环中的持续电流.     

电流作用下YBCO颗粒膜的非平衡微波响应

从二维Josephson弱连接网络模型出发 ,讨论了二维超导体系的磁通“涡旋 -反涡旋”束缚对的激发问题 ,给出了当I≈Ic 时 ,涡旋对之间最大能与最小能之差ΔE比较大 ,而当I≥Ic时 ,ΔE=0 ,这说明当外界电流大于临界电流时 ,磁通涡旋甚至可以在 0K下也能被激发 .并进一步讨论了涡旋在电流作用下的激发问题 ,给出了自由涡旋的密度分布n(I ,T)的温度分布图 .对比高温超导体的非平衡响应曲线图 ,发现两者具有相似的分布特征 .该结果表明 ,高温超导体的非平衡响应与磁通“涡旋 -反涡旋”束缚对的激发有关     

粒子在周期势场中运动的非线性效应

外力作用下粒子在周期势场中的布朗运动是解释超导离子导体迁移率的重要模型.利用矩阵连分法求解相应的Fokker-Planck方程,得到了超导Josephson隧道结的电流-电压特性和超晶格电输运的负微分电导特性,它同实验结果完全吻合.