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拓扑绝缘体与超导体耦合体系中交叉Andreev反射研究

批准号:
11474084
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
张迎涛
依托单位:
学科分类:
凝聚态物质输运性质
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
芦杰、翟利学、刘磊、刘落落、魏苗苗、李占广、苗子京

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项目成果

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中文摘要
本课题拟采用平均场近似下的Bogoliubov -de Gennes 方程结合非平衡格林函数理论、Landauer-Büttiker 公式,对拓扑绝缘体-超导体-拓扑绝缘体异质结中交叉Andreev反射进行研究,主要研究内容包括 :(1)研究拓扑绝缘体-超导体-拓扑绝缘体异质结的量子调控,重点研究自旋轨道耦合效应、磁性杂质、非磁性杂质、退相干、磁场和电势场等效应对交叉Andreev反射的影响;(2)研究两端口以及多端口的拓扑绝缘体-超导体-拓扑绝缘体异质结量子输运性质,设计高效率的库柏对分离器;(3)研究拓扑绝缘体-超导体-拓扑绝缘体异质结界面处产生零模Majorana 费米子的条件与规律,探索这些Majorana 费米子在量子计算中的可能应用。本课题的完成将增进人们对交叉Andreev反射性质的理解,同时提高库柏对分离器的效率,为实现库柏对分离的量子信息技术提供理论基础。
英文摘要
With Bogoliubov -de Gennes equation in the mean-field approximation combined by the Landauer-Büttiker formalism and the nonequilibrium Green function method, this project will focus our study on the crossed Andreev reflection in topological insulator-superconductor-topological insulator junction. The research includes that: (1) we investigate crossed Andreev reflection in topological insulator-superconductor-topological insulator junction, where the effect of spin orbit interaction, magnetic impurity, non-magnetic impurity, quantum coherent, magnetic field, electronic potential will be considered; (2) we study the quantum transport in topological insulator-superconductor-topological insulator junction and design high efficiency Cooper pair splitting; (3) we study the condition and law of production of zero-model Majorana Fermion in the interface between topological insulator and superconductor, and explore the application of Majorana Fermion in quantum computing. The accomplishment of this project will improve the understanding of crossed Andreev reflection and increase the effciency of cooper pair splitting, provide the base for achieving quantum information technology of cooper pair splitting.
本课题采用非平衡格林函数理论和Landauer-Büttiker公式,对量子反常霍尔绝缘体-超导体异质结中交叉 Andreev 反射过程进行研究。主要得到了如下结论:(1)我们在量子反常霍尔绝缘体近邻耦合超导体的系统中提出了电子在空间上分离,但是依然保持彼此纠缠的库珀对分离器。由于受拓扑保护的手征性的边缘态的存在,这种高效率的库珀对分离器对无序具有相当强的抗性,并且在宽广地可调节的参数空间内都可工作;(2) 采用平均场近似下的Bogoliubov -de Gennes方程结合非平衡格林函数理论、Landauer-Büttiker公式,我们研究了顶栅操控的量子反常霍尔绝缘体与超导结耦合体系中量子隧穿和Andreev反射过程。当超导体为陈数 的相时,我们得到了系数为1的完美的交叉Andreev反射过程,而与之相对的其他散射过程:电子隧穿、电子反射和局域的Andreev反射过程都会被抑制;(3) 我们通过在量子反常霍尔绝缘体紧邻耦合超导体的异质结中考虑使用扫描隧道显微镜探针来调控Majorana费米子的相位。当超导体的化学势变化时,手征性的手征性态的相位只能是0和 ,对应电子的隧穿和完美的Andreev反射过程。随着交叉Andreev反射过程发生,超导体中的库珀对可以完美的分离到两个终端,导致了一个明显的量子化的电阻,这个发现为调制Majorana边缘态提供了一个可行的手段。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: 10.1063/1.4939096
发表时间: 2015-12
期刊: AIP Advances
影响因子: 1.6
作者: [Han-Zhao Tang;Ying-Tao Zhang;Jian‐Jun Liu]
通讯作者: Han-Zhao Tang;Ying-Tao Zhang;Jian‐Jun Liu
Chiral Majorana fermion modes regulated by a scanning tunneling microscope tip
由扫描隧道显微镜尖端调节的手性马约拉纳费米子模式
DOI: 10.1103/physrevb.97.115452
发表时间: 2017-11
期刊: Physical Review B
影响因子: 3.7
作者: [Yan-Feng Zhou, Zhe Hou, Ying-Tao Zhang, Qing-Feng Sun]
通讯作者: Qing-Feng Sun
DOI: 10.1103/physrevb.93.245432
发表时间: 2016
期刊: Physical Review B
影响因子: 3.7
作者: [Wei Miao-Miao, Zhang Ying-Tao, Guo Ai-Min, Liu Jian-Jun, Xing Yanxia, Sun Qing-Feng]
通讯作者: Sun Qing-Feng
High-Efficiency Cooper-Pair Splitter in Quantum Anomalous Hall Insulator Proximity-Coupled with Superconductor.
与超导体邻近耦合的量子反常霍尔绝缘体中的高效库珀对分路器
DOI: 10.1038/srep14892
发表时间: 2015-10-09
期刊: Scientific reports
影响因子: 4.6
作者: [Zhang YT, Deng X, Sun QF, Qiao Z]
通讯作者: Qiao Z
9
    基于非厄米拓扑系统的量子输运性质研究
    • 批准号:
      12074097
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      62.0万元
    • 批准年份:
      2020
    • 负责人:
      张迎涛
    • 依托单位:
    基于石墨烯的“谷”电子学研究
    • 批准号:
      11004046
    • 项目类别:
      青年科学基金项目
    • 资助金额:
      19.0万元
    • 批准年份:
      2010
    • 负责人:
      张迎涛
    • 依托单位:
    介观体系中自旋电子输运性质及时间特性的研究
    • 批准号:
      10647126
    • 项目类别:
      专项基金项目
    • 资助金额:
      2.0万元
    • 批准年份:
      2006
    • 负责人:
      张迎涛
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金