拓扑超导体中Majorana费米子的研究

发布时间：2020-07-23 03:23

【摘要】：Majorana费米子的反粒子就是其本身,因其特殊的性质在拓扑量子计算机方面具有巨大的应用前景。为此人们在理论和实验的研究上付出巨大的努力来寻找Majorana费米子。虽然目前人们还没有发现任何基本粒子属于Majorana费米子,但是近年来人们在凝聚态系统中发现了能够衍生出Majorana费米子的证据。在理论上讲,能衍生出Majorana费米子的p波系统包括ipp?超导体,拓扑绝缘体——s波超导体异质结构和半导体——s波超导体异质结构,冷原子系统等。本论文的主要工作是在库仑势杂质诱导的拓扑超导体中数值研究Majorana费米子的性质。通过建立理论模型,构造哈密顿量,根据BDG方程求解得到所需数据进行分析总结。具体工作如下:1:拓扑超导体:通过建立一个简单的拓扑超导体理论模型来说明拓扑超导体的性质;2:拓扑超导体中的Majorana费米子:在上一章建立的拓扑超导体理论模型的基础上来分析拓扑超导体中Majorana费米子的性质;3:拓扑超导体的杂质效应:通过介绍在实验和理论上已经取得的研究成果,并结合本文所做工作进行分析;4:在库仑势诱导的拓扑超导体中数值研究Majorana费米子的性质。研究结果表明:在准一维系统中,一对Majorana费米子束缚在电荷杂质两边,相互分离;在二维的正方形格子中,带电杂质诱导的Majorana费米子类似于涡旋诱导的Majorana费米子,其中的一个Majorana费米子束缚在杂质周围,另一个Majorana费米子出现在边界。此外,对相应的局域态密度的探讨,也表明Majorana费米子状态的存在可以通过实验来测试。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O511.3
【图文】：

了人们巨大注意。介绍拓扑超导体的相关内容和知识，同时通过建立一个简单模型23Se拓扑超导体比较关注对拓扑超导体的研究，尤其是在 Tkc= 3下的2CuBiSx缘体中存在一个奇异的电子相呈现出导电的表面态，研究人员在3 Te中观察拓扑表面态。人们已经提出一些观察电子激发表面态是我们所研究的 Majorana 费米子。所有提出的方案都要通过近电性，然而在拓扑绝缘体中在合适的温度下存在超导配对的现象通过将 Cu 原子掺杂到23Bi Se中得到拓扑超导体23CuBiSex约在 4k 时会出现 Cooper 对。由于其固有的化学性质和结构的相容之间的连接是可行的。这样的连接对于物理概念的研究以及新型义。

了人们巨大注意。介绍拓扑超导体的相关内容和知识，同时通过建立一个简单模型23Se拓扑超导体比较关注对拓扑超导体的研究，尤其是在 Tkc= 3下的2CuBiSx缘体中存在一个奇异的电子相呈现出导电的表面态，研究人员在3 Te中观察拓扑表面态。人们已经提出一些观察电子激发表面态是我们所研究的 Majorana 费米子。所有提出的方案都要通过近电性，然而在拓扑绝缘体中在合适的温度下存在超导配对的现象通过将 Cu 原子掺杂到23Bi Se中得到拓扑超导体23CuBiSex约在 4k 时会出现 Cooper 对。由于其固有的化学性质和结构的相容之间的连接是可行的。这样的连接对于物理概念的研究以及新型义。

图 2.3 二维系统拓扑超导体的性质[80]选取的化学势大小为 ，由图2.3可知，无能隙边缘态存在于 点。这说明我们所选取的理论模型存在拓扑超导特征。2.4 自旋三重态 P 波超导体超导涉及量子形成配对传导电子的冷凝状态，这种冷凝状态称为玻色——爱因斯坦凝聚。因为从广义范围来说，一个配对的电子可以看成是玻色子。这对电子可以称为 Cooper 对，它可以出现在自旋 S=0 （自旋单态），或者 S=1（自旋三重态）中。因为费米子反对易的属性，反对称的自旋单态状态是伴随着一个对称的轨道波函数。轨道角动量为 L=0 (S 波) ，L=2（d波）。对称的自旋三重态是伴随着一个反对称轨道波函数(奇宇称)。轨道角动量为 L=1 (P 波)

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