《原子層石墨/超導體/鐵磁體混雜結構中的輸運特性》是依託河北師範大學，由李玉現擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：原子層石墨/超導體/鐵磁體混雜結構中的輸運特性
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李玉現
- 依託單位：河北師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
原子層石墨（Graphene）是近年來發現的新型納米材料，它具有納米管所體現出來的任一特性。這些材料既輕又堅固，且彈性好，而且比二維電子氣更加穩定。Graphene材料不僅能夠套用於製造量子器件上，還可以套用到我們的日常生活當中。隨著對低能源消耗和高電子遷移率的需求越來越高，在未來市場中，以graphene為材料的元器件具有巨大的套用潛力和發展前景。.本項目主要研究Graphene結構中與磁性和超導性相聯繫的自旋輸運特性，利用緊束縛模型以及傳遞矩陣方法，計算鐵磁/graphene、graphene/超導體結構的電流和微分電導，研究鐵磁體的自旋極化和超導界面的Andreev反射對輸運特性的影響。根據計算數據，設計高效的graphene自旋閥結構以及超導-graphene器件。本項目的研究不僅能夠完善graphene結構的輸運理論，而且還可以為graphene器件的實際套用提供理論基礎。
結題摘要
石墨烯納米材料特殊的能帶結構導致了許多奇特的量子現象。由於其潛在的套用價值，近年來，對石墨烯材料的研究成為了目前國際上的熱門課題。我們課題組按照申請書的計畫，分別對石墨烯超晶格、石墨烯納米帶的輸運特性進行了研究。在石墨烯超晶格的研究中，我們考慮普通的勢壘、勢阱超晶格和Thue-Morse超晶格結構，利用傳遞矩陣方法分別計算了電導和散粒噪聲以及磁場和無序對輸運特性的影響。關於納米帶的研究，我們分別考慮單層和雙層石墨烯納米帶，利用緊束縛模型和非平衡格林函式技術，計算了熱電子輸運特性。同時對拓撲絕緣體的量子特性也進行了初步研究，拓展了研究課題。研究發現，在石墨烯超晶格結構中出現了新的狄拉克點，該點與超晶格中阱寬和壘寬的比值有關，而與它們的具體數值無關。在新的狄拉克點，電導具有最小值，量子噪聲趨近於常數（1/ 3）。超晶格中隨著無序隨機勢的增加，電導增加，而Fano因子減小。狄拉克點處，電導和量子噪聲的數值都不隨磁場的變化而變化。鋸齒狀石墨烯 P-N結納米帶的邊界態對鋸齒狀單層和雙層石墨烯納米帶電導和熱電勢具有很大的影響。對於施加錯列格點勢的鋸齒狀單層石墨烯，通過調節邊界勢，體系可以很方便地從金屬態過渡到非金屬態。而對於施加層間偏壓的鋸齒狀雙層石墨烯, 如果把邊界勢調節到等於最近鄰躍遷能時, 在兩個Dirac點附近, 會出現具有相反速度的無帶隙的邊緣模式。量子化的電導平台可以從2(n+1)G到2(n+1/2)G變化, 其中G是電導單位,n是整數。在強偏壓的情況下, 與無帶隙的鋸齒狀完美雙層石墨烯的熱電勢相比,熱電勢增加了一倍多。通過對二維 HgTe/CdTe量子阱拓撲絕緣體和超導體界面的Andreev 反射的研究，發現電子沿著拓撲絕緣體的邊緣態運動，電子在該量子阱和超導體界面反覆散射，Andreev 微分電導出現量子化，而且電導平台可以達到1。該平台具有極強的抗雜質干擾的能力。研究了同軌道和不同軌道躍遷無序對HgTe/CdTe量子阱拓撲態的影響。研究發現，體系中各種無序之間的競爭以及Rashba自旋軌道相互作用強度決定了HgTe/CdTe量子阱拓撲態中的拓撲安德森現象。
