Weyl半金屬超導異質(zhì)結(jié)中的電子輸運性質(zhì).pdf

1、近年來，人們發(fā)現(xiàn)了一類特別的金屬體系，即所謂的Weyl半金屬，引起了人們極大的研究興趣，它們的低能激發(fā)可以用粒子物理中的兩分量Dirac方程即Weyl方程來描述。在打破體系的時間反演對稱性或空間反演對稱性時，無質(zhì)量的三維Dirac半金屬會變?yōu)閃eyl半金屬，從而一個Dirac點會劈裂成兩個Weyl點，具有無能隙的線性色散關(guān)系。雖然Weyl半金屬沒有能隙，但是仍然具有拓撲非平庸行為，如成對出現(xiàn)的手征性相反的Weyl點受到穩(wěn)定的拓撲保護、表

2、面不連續(xù)的費米弧、負磁阻效應等。然而，對超導Weyl半金屬以及對其超導態(tài)的探測的研究還比較少，一個行之有效的辦法是通過Andreev反射譜來探測。雖然已有對含有超導Weyl半金屬異質(zhì)結(jié)的研究，但是只局限于單結(jié)的Andreev反射，并未涉及到到雙結(jié)的更豐富的散射過程特別是非局域Andreev反射、電導以及噪聲。
　　本文使用基于BdG方程的理論方法，研究了正常Weyl半金屬/超導Weyl半金屬/正常Weyl半金屬的拓撲半金屬異質(zhì)結(jié)的

3、電子輸運性質(zhì)。分別在BCS配對態(tài)和FFLO配對態(tài)下，探討了配對的兩個Weyl點的正常反射、正常透射、局域Andreev反射和非局域Andreev反射四個散射過程以及電導和噪聲的特點，特別是配對的兩個Weyl點之間的連線與界面法線的夾角α的影響，并對兩種配對態(tài)下的結(jié)果進行了比較。
　　結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在同一配對態(tài)下，兩個Weyl點的四個散射過程以及電導和噪聲的特點大不相同，原因來自于配對的Weyl點的手征性相反，自旋與運動的方向綁定。另外

4、，在BCS配對態(tài)下，由分別來自配對的兩個Weyl點的電子配對，從而會出現(xiàn)由α導致的有效超導能隙，因此，兩個Weyl點各自的散射過程發(fā)生的幾率、電導以及噪聲對α呈現(xiàn)各向異性的特點，然而，在FFLO配對態(tài)下，由來自同一Weyl點內(nèi)的兩個電子配對，從而對α顯示各向同性的特點。
　　實驗上測得的電導和噪聲包括來自于配對的兩個Weyl點的貢獻。數(shù)值計算結(jié)果表明，在BCS配對態(tài)下總電導隨eV的變化是先減小后增大最后再減小，伴有一個谷和一個峰，

5、α對谷和峰出現(xiàn)的位置以及谷值和峰值有顯著的影響，α越大，谷和峰向eV增大的方向移動，而FFLO配對態(tài)下總電導隨eV先緩慢地增加然后迅速地減小，與α無關(guān)。對于噪聲來說，BCS配對態(tài)下總的噪聲隨eV先從正值減小到某一負值，然后又增加至正值，伴有一個谷，而且谷隨α增大向eV增大的方向移動，而FFLO配對態(tài)下總的噪聲總是負值，隨eV先緩慢增大，后開始減小，與α無關(guān)。因此，這些結(jié)果可以用來在實驗上區(qū)分和證實BCS與FFLO配對態(tài)，一則通過測量電導