塞曼效应对d波超导结中的隧道谱与约瑟夫森电流的影响

论文摘要

多年来，关于铁磁性和超导电性的相互影响一直是一个被广泛研究的课题。最近在UGe2，ZrZn2，UrhGe和CeCoIn5等铁磁金属中观测到了超导电性。这再次激起了人们对铁磁超导体的兴趣。研究表明铁磁性和超导电性的结合将对约瑟夫森结的物理和基于电荷和自旋超流的约瑟夫森结的应用提供新的可能性。本文主要是利用自洽方程，解决了超导能隙和在一个近似均匀磁场里的有效磁交换能，研究了塞曼效应对d波超导结中对能隙和热力学势的影响，计算了塞曼磁场作用在双层d波超导结中约瑟夫森临界电流随温度、磁交换能以及势垒强度的变化关系。当交换场的强度在某一范围之内时，我们还发现双层d波约瑟夫森临界电流强烈依赖于结两边d波超导体的晶位角，而且当磁交换能在特定条件下也能增强约瑟夫森电流。研究表明：磁交换能通常会对约瑟夫森临界电流具有抑制作用，但当晶轴相位角α=0，在低温、强势垒且结左右两边FS中铁磁的磁化强度方向反向平行时，此时临界电流会随着磁交换能的增加而变大；当α≠0的时候，在低温、弱势垒且结左右两边FS中铁磁的磁化强度方向同向平行时，此时临界电流会随着磁交换能的增加也会变大。本文安排如下：在第一章中，我们简要地介绍了超导隧道结中的一些基本概念，包括Andreev反射、Blonder-Tinkham-Klapwijk（BTK）理论、约瑟夫森效应等等。在第二章中，我们简要介绍铁磁超导体的背景知识。在第三章中，研究Zeeman磁场对d波超导的影响，讨论了Zeeman效应对正常金属／d波超导体隧道谱的影响。在第四章，利用推广的Furusaki-Tsukada电流公式，我们研究了铁磁超导体约瑟夫森结并讨论了约瑟夫森电流随温度、磁交换能和d波超导体的轴相位角的变化关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 超导体结中的Andreev反射
• 1.2 BdG方程与BTK理论
• 1.3 约瑟夫森效应
• 第二章 铁磁超导体与d波超导体的配对势
• 2.1 关于铁磁性和超导性的相互作用和共存的研究
• C氧化物超导体的配对势'>2.2 高T_C氧化物超导体的配对势
• 2.3 各向异性超导体的能隙函数与能隙方程
• 第三章 Zeeman效应对d波超导体和正常金属/d波超导结的隧道谱影响
• 3.1 Zeeman磁场对d波超导性质的影响
• 3.2 Zeeman磁场对正常金属/d波超导结中隧道谱的影响
• 第四章 双层磁性d波超导结的直流约瑟夫森电流
• 4.1 研究背景
• 4.2 Fd/I/Fd超导结中的约瑟夫森电流
• 4.3 Fd/I/Fd结直流Josephson电流的计算
• 第五章 结论
• 参考文献
• 硕士期间所发表和待发表的论文
• 致谢