《自旋超導和電偶極超導》是依託北京大學，由孫慶豐擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：自旋超導和電偶極超導
- 依託單位：北京大學
- 項目負責人：孫慶豐
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
我們擬深入研究自旋超導態，同時也提出電偶極超導態。自旋超導態是相對應於(電荷)超導，它是由自旋為1電荷為0的玻色子凝聚成的超流態。具體研究以下幾個問題：（1）以前工作假設自旋超導態的自旋方向是固定不變的，本項目擬把它推廣到自旋方向不固定的情況；擬推導出它的類金茲堡-朗道方程和BCS型哈密頓量。（2）研究普通導體-自旋超導耦合界面的自旋翻轉反射（類似於導體-超導界面的Andreev反射）。（3）研究一些具體的自旋超導體系，如磁性原子的BEC、磁子體系等；著重研究它們的電邁斯納效應、自旋流Josephson效應。（4）提出電偶極超導，並研究它在外電磁場下的性質。通過這些研究，以期給出自旋超導的完整理論體系，和發現一些有趣的巨觀量子現象。這些研究既具有原創性和基礎科學意義，也在量子電子器件設計方面有套用前景。
結題摘要
在本基金的資助下，我們按計畫對“自旋超導和電偶極超導”開展研究。四年來，研究進展很順利。至今，我們已很好地完成了本項目的研究任務，順利達到了項目預期目標。主要研究成果以學術論文的形式發表。在本項目資助的四年期間，共發表了學術論文46篇，其中Phys. Rev. Lett. 1篇，Phys. Rev. B 35篇。另外，一人於2019年獲得周培源物理獎，一人於2018年獲得國家萬人計畫創新領軍人才。畢業博士生4名。主要研究成果有：（1）、對比自旋自由度和電荷自由度，一個本質的區別是：電荷是一個標量，而自旋是一個矢量。我們把單分量的自旋超導體推廣到自旋非極化的情況。提出用三分量波函式來描述非極化自旋超導態，並推導出其類金森堡-朗道方程。這類金森堡-朗道方程可以套用於各種非極化自旋超導體，它給出自旋超導態與外電磁場的相互作用。（2）、我們在普通導體-自旋超導耦合界面預言了自旋翻轉反射。在自旋壓的作用下，通過這自旋翻轉反射，把普通導體中的有耗散的自旋流轉換成自旋超導中自旋超流。（3）、利用Berry相位，在AB環體系中提出了對拓撲扭結態的有效調控手段，並實現谷自由度的調控和極化。（4）、提出用STM探針耦合來調控馬約拉納費米子的相位。另外，在馬約拉納邊態-量子點-馬約拉納邊態構成的體系中，提出通過用柵電壓調節量子點能級的手段，實現對手性馬約拉納邊態編織的有效調控。進一步，基於量子反常霍爾絕緣體和拓撲超導構成的複合體系，提出了實現系列性的編織方案。這任意的可擴展編織方案為基於馬約拉納邊態實現拓撲量子計算和證實其交換非阿貝爾特性奠定基礎。（5）、在第二類Weyl半金屬-超導界面，提出雙Andreev反射：即一束電子入射將被反射回二束空穴。在鐵磁-伊辛超導耦合界面，提出自旋三重態Andreev反射：即二個自旋方向相同的電子進入超導結合成庫柏對。以上這些成果，加深人們對自旋超導和電偶極超導的理解，促進自旋超導領域的發展，也為基於自旋超導的新奇特性而設計各種量子電子器件提供理論依據。
