عنوان

ترابرد کوانتومی در اتصالهای ترکيبی ابررسانايی متشكل از نيمه فلزات ديراک و وايل

Number

پ۲۵۵۳۳

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

ترابرد کوانتومی در اتصالهای ترکيبی ابررسانايی متشكل از نيمه فلزات ديراک و وايل

First Statement of Responsibility

علیرضا عزیزی

Name of Publisher, Distributor, etc.

فیزیک

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۰

Specific Material Designation and Extent of Item

۱۶۷ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

فیزیک ماده چگال

Date of degree

۱۴۰۰/۰۶/۲۹

Text of Note

در سال های اخیر، پیشرفت عظیمی در فیزیک ماده چگال با کشف مواد توپولوژیکی حاصل شده است. نیمه فلزات وایل یک نوع از مواد توپولوژیکی سه بعدی هستند که دارای ساختار نواری توده¬ای خطی بدون گاف می باشند و در آنها در نتیجه شکست تقارن وارونی زمان یا فضا یک نقطه دیراک (که توسط معادله دیراک قابل توصیف می¬باشد) به دو گره وایل با کایرالیتی متفاوت از هم در فضای تکانه تبدیل می¬شود. در فصل مشترک فلز نرمال/ابررسانا، علاوه بر بازتاب نرمال الکترون، بازتاب اندریو هم رخ می¬دهد. بازتاب اندریو(AR) فرایندی هست که در آن یک الکترون فرودی از سمت فلز نرمال به صورت یک حفره به داخل فلز نرمال بازتاب می¬شود و یک جفت کوپر (متشکل از دو الکترون با اندازه حرکت¬ و جهت¬گیری اسپینی مخالف همدیگر) به داخل ابررسانا عبور می¬کنند. بازتاب اندریو را می¬توان بسته به جهت¬گیری حفره¬های بازتابی به دو نوع بازگشتی(RAR) و آینه¬ای(SAR) دسته-بندی کرد. بازتاب اندریو ضربی(CAR) در اتصالاتی رخ می¬دهد که دو ترمینال نرمال توسط یک ماده ابررسانا از هم جدا شده باشند(NSN) و فرایندی هست که در آن با فرود الکترون از نرمال سمت چپ، بعد از عبور از ابررسانا (SC) و تشکیل زوج کوپر در داخل آن، حفره عبوری از فلز دیگر را خواهیم داشت. در این رساله، ما بازتاب اندریو در فصل مشترک یک نیمه فلز وایل، دارای ناوردایی وارونی زمان بدون کج شدگی نواری، در حالت نرمال یا فرومغناطیس با یک نیمه فلز وایل نوع دو دارای یک طیف انرژی ناهمسانگرد کج شده در حالت ابررسانایی را مورد بررسی قرار داده ایم. ما پی بردیم که بازتاب اندریو در فصل مشترک ابررسانا-نرمال ناهمسانگرد است. در فصل مشترک ابررسانا-فرومغناطیس، بازتاب اندریو می تواند با تغییر انرژی تبادلی بین رژیم آینه ای و بازگشتی عوض شود. این رسانش به شدت ناهمسانگرد اتصالات مورد مطالعه در اینجا بهمراه سایر روش ها می تواند به عنوان یک راهی برای آشکارسازی طیف ناهمسانگرد و کج شدگی نواری نیمه فلزات وایل نوع دوم مورد استفاده قرار گیرد. همچنین نشان دادیم که در اتصال NFS کج شدگی نوارهای انرژی در نیمه فلز وایل نوع دوم تاثیر قابل ملاحظه ای بر رسانایی این اتصال می گذارد. همچنین رفتار ضرایب AR در فصل مشترک یک اتصال FS برپایه WSM-II را مورد مطالعه قرار داده¬ایم. نتایج ما نشان می¬دهند که ضرایب RAR و SAR با تغییر مقدار انرژی تبادلی، بازای مقادیر متفاوتی از پارامتر کج شدگی نواری و پتانسیل شیمیایی نیمه فلز وایل نوع دوم تغییرات قابل ملاحظه¬ای از خود نشان می¬دهد. در حالت کلی افزایش انرژی تبادلی سبب تضعیف RAR شده و در مقابل SAR را تقویت می¬کند. طوری که بازای انرژی¬های تبادلی بزرگ RAR به صفر میل می¬کند در حالی که SAR به یک نزدیک می-شود. همچنین علاوه بر بررسی فرایندهای مربوط به AR و قطبش اسپینی در سیستم FS و FSF برپایه WSM-I ، فرایند CAR را در سیستم FSF برپایه WSM-I با ناوردایی وارونی زمان مورد بررسی قرار داده¬ایم. جهت رسیدن به فرایند CAR خالص، شرایطی که تحت آن فرایندهای AR و CT (مربوط به عبور الکترون) حذف می¬شوند را مورد مطالعه قرار داده¬ایم. در نتیجه این مطالعات مشخص گردید که با تغییر جداگانه پتانسیل¬های شیمیایی و میدان¬های تبادلی مربوط به دو ترمینال فرومغناطیسی می¬توان یکی از فرایندهای CAR یا CT را حذف کرد.

Text of Note

In recent years, a great progress in condensed-matter physics has been made by the discovery oftopological materials. The Weyl semimetals (WSMs) are a type of three-dimensionaltopological materials that has a gapless bulk band structure with linear dispersion. Due to thebroken inversion symmetry or time reversal symmetry, one Dirac point is separated into a pairof Weyl nodes of opposite chirality in the momentum space. Andreev reflection (AR) ishappened at the interface of a normal metal and superconductor in addition to the normalelectron reflection. In the AR process an incident electron from the normal metal is reflected asa hole into it and a Cooper pair (consisting of two electrons with opposite momentum and spinorientations) pass into the superconductor. AR can be divided into two types of retro (RAR) andspecular (SAR) depending on the orientation of the reflected holes. Crossed Andreev Reflection(CAR) occurs in junctions where two normal leads are separated by a superconducting material(NSN). In this process an incident electron from the left lead forms a Cooper pair in thesuperconductor and leaves a transmitted hole in the other normal lead. In this Thesis, we studyAndreev reflection at the interface of a time-reversal invariant WSM without band tilting in thenormal or ferromagnetic state with a type-II WSM possessing an overtitled anisotropic energyspectrum in the superconducting state. We find that the AR at the normal-superconductorinterface is tremendously anisotropic. At the interface of the ferromagnet-superconductor, theAR can be switched between the specular and retro regimes by varying the exchange energy.This highly anisotropic conductance of the junctions studied here can be used as a way,accompanied by the other methods, for detecting the anisotropic spectrum and band-tiltingdirection of type-II Weyl semimetals. Moreover, we study conductance of a NWSM-FWSM-SCType-II WSM. We show that band-tilting of Type-II WSM has considerable effect onconductance of this junction. Also, we study the behavior of the AR coefficients at the interfaceof a FS junction based on Type-II WSM. Our results show that by changing the exchange fieldthe values of the RAR and SAR coefficients show considerable variation for different values ofthe band tilting parameter and the chemical potential of ferromagnetic Type-II WSM. Ingeneral, increasing the exchange energy cause to suppression of the RAR and in turn, it leads toenhancement of the SAR. For large values of the exchange energy the RAR tends to zero, whilethe SAR approaches to one. Finally, in addition to examining the AR-related processes and spinpolarization in the type-I WSM-based FS and FSF systems, we investigate CAR process in theFSF heterojunction based on a time reversal invariant type-I WSM. To achieve the pure CARprocess, we have studied the conditions under which the AR and CT processes are eliminated.As a result of these studies, it was found that by separately changing the chemical potentials andexchange fields of the two ferromagnetic leads, one of the CAR or CT processes can beeliminated.

Variant Title

Quantum transport in superconducting hybrid junctions of Dirac and Weyl semimetals

Entry Element

‏عزیزی،‏

Part of Name Other than Entry Element

‏علیرضا

Relator Code

تهيه کننده

Entry Element

‏عبداللهی پور،‏

Part of Name Other than Entry Element

بابک

Dates

استاد راهنما

Entry Element

‏ تبریز