Majorana量子复合结构中的热输运特性
发布时间：2021-06-21 18:21
马约拉纳费米子是由Ettore Majorana引入理论物理的。与普通费米子不同的是,马约拉纳费米子是自己的反粒子,而两个空间分离的马约拉纳束缚态（MBSs）定义了非局域费米子态。由于其在凝聚态物理无退相干量子计算中的研究价值和潜在应用而引起了人们的极大关注。除此之外,它也在诸如高效的热电转换器件中拥有潜在的应用价值。因此,国际上出现了越来越多的关于马约拉纳费米子的研究工作。本文在马约拉纳量子复合结构领域开展工作,首先计算了电流噪声交叉关联系数和马约拉纳束缚态梳状结构中的微分电导。随后计算了“QAH-TSC-QAH”结中的赛贝克系数和热电品质因子。在第二章中我们发现由于马约拉纳束缚态与量子点之间的有效共振,梳状结构中上半部分量子点可以有效地调控MBSs梳状结构。对于只有一个“QD-MBSs-QD”构建块,N=1,小偏压时电流噪声交叉关联系数为负,大偏压时为正值。零偏压电导峰为2e2/h。其次,当N≥2时,电流噪声交叉关联系数在小偏压时为零,在大偏压时增加到正值。与N=1的情况不同,由于局域安德烈夫反射的唯一的贡献,零偏压电导峰为4e2/h。此...
【文章来源】：河北师范大学河北省
【文章页数】：47 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.1两种配对情况：(a)平庸相中无孤立马约拉纳费米子，(b)拓扑非平庸相出现马约拉纳端模
5H=2∑,1,2+(+Δ),2+1,1+(+Δ),1+1,2，（1.20）在这种情况下，可以看到当Δ=t=0时。哈密顿变成了H=2∑,1,2=∑12。（1.21）基态全部由在格点i处的电子态组成，其中若大于零，则表示该态有电子占据，小于零，则没有电子占据。当Δ=t且=0时，哈密顿可写成H=it∑,2=1+1,1。（1.22）其基态能够通过变换到以下算符的基矢下得到=12,2++1,1，=12,2+1,1。（1.23）该式中很明显不包含1,1和,2。这两个马约拉纳零模被局域在了链的两端。这两种特殊的情况代表了Kiteav链的两种不同的相，即平庸相和带有未配对马约拉纳零模的拓扑相。在Kitaev链的物理实现中的一个关键问题是电子的自旋。在包含自旋的方案中，一个代表性的例子就是由Yazdani等人提出的磁原子链的方案[10]。在这个方案中，一列磁性原子（比如，拥有净磁矩的3d或者4f的金属原子）被放置于一单晶的s-波超导体表面，如图1.2所示。这可以通过STM来实现。单个磁矩与超导体的相互作用会产生所谓的Yu-Shiba-Rysinov态。他们通过自洽的求解BdG方程发现当磁场较小时单个磁矩所产生的这个态位于超导能隙内靠近Δ0的地方。随着磁场的增加，这个态会连续地调整到零能处。这一零能交叉是量子相变的特征。当存在几个磁矩时，也存在与此类似的图1.2实验示意图。通过扫描隧道显微镜针尖将红色磁性原子排成一列，这列原子嵌入到非磁性原子中成一二维结构[10]
6量子相变。这一相变与Pfaffian参数相联系。这意味着基态费米子配对奇偶性的改变。而这就是拥有马约拉纳费米子端模的拓扑非平庸相的特征。如图1.3（b）所示，当参数B在区间2.2-3.45之内时，Pfaffian参数是负的。最低激发态的空间分布显示出链两端马约拉纳费米子的存在。而当参数B为2.1时，Pfaffian参数是正的。最低激发态的空间分别如同一条线段。图1.3（d）中的态密度也清晰的表明与马约拉纳费米子相关的零偏压峰的存在。图1.3（a）能谱，（b）和（c）分别是非平庸相和平庸相低激发态的局域态密度的空间分布，（d）和（e）分别是链两端和中间的局域态密度[10]图1.4（a）在三维的分子BEC中受光学限制的费米原子排成的链，（b）两个费米子态之间的拉曼耦合，（c）微波辐射导致的原子分子转换[11]
本文编号：3241171
【文章来源】：河北师范大学河北省
【文章页数】：47 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.1两种配对情况：(a)平庸相中无孤立马约拉纳费米子，(b)拓扑非平庸相出现马约拉纳端模
5H=2∑,1,2+(+Δ),2+1,1+(+Δ),1+1,2，（1.20）在这种情况下，可以看到当Δ=t=0时。哈密顿变成了H=2∑,1,2=∑12。（1.21）基态全部由在格点i处的电子态组成，其中若大于零，则表示该态有电子占据，小于零，则没有电子占据。当Δ=t且=0时，哈密顿可写成H=it∑,2=1+1,1。（1.22）其基态能够通过变换到以下算符的基矢下得到=12,2++1,1，=12,2+1,1。（1.23）该式中很明显不包含1,1和,2。这两个马约拉纳零模被局域在了链的两端。这两种特殊的情况代表了Kiteav链的两种不同的相，即平庸相和带有未配对马约拉纳零模的拓扑相。在Kitaev链的物理实现中的一个关键问题是电子的自旋。在包含自旋的方案中，一个代表性的例子就是由Yazdani等人提出的磁原子链的方案[10]。在这个方案中，一列磁性原子（比如，拥有净磁矩的3d或者4f的金属原子）被放置于一单晶的s-波超导体表面，如图1.2所示。这可以通过STM来实现。单个磁矩与超导体的相互作用会产生所谓的Yu-Shiba-Rysinov态。他们通过自洽的求解BdG方程发现当磁场较小时单个磁矩所产生的这个态位于超导能隙内靠近Δ0的地方。随着磁场的增加，这个态会连续地调整到零能处。这一零能交叉是量子相变的特征。当存在几个磁矩时，也存在与此类似的图1.2实验示意图。通过扫描隧道显微镜针尖将红色磁性原子排成一列，这列原子嵌入到非磁性原子中成一二维结构[10]
6量子相变。这一相变与Pfaffian参数相联系。这意味着基态费米子配对奇偶性的改变。而这就是拥有马约拉纳费米子端模的拓扑非平庸相的特征。如图1.3（b）所示，当参数B在区间2.2-3.45之内时，Pfaffian参数是负的。最低激发态的空间分布显示出链两端马约拉纳费米子的存在。而当参数B为2.1时，Pfaffian参数是正的。最低激发态的空间分别如同一条线段。图1.3（d）中的态密度也清晰的表明与马约拉纳费米子相关的零偏压峰的存在。图1.3（a）能谱，（b）和（c）分别是非平庸相和平庸相低激发态的局域态密度的空间分布，（d）和（e）分别是链两端和中间的局域态密度[10]图1.4（a）在三维的分子BEC中受光学限制的费米原子排成的链，（b）两个费米子态之间的拉曼耦合，（c）微波辐射导致的原子分子转换[11]
本文编号：3241171
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