Weyl半金属约瑟夫森效应研究

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拓扑半金属是一种新奇的物质态,具有奇异的无能隙激发,低能情况下受相对论量子力学控制。随着对这些奇异的拓扑相研究兴趣的不断增长,预测或显示具有拓扑特征的材料数量正在不断增加。Weyl半金属作为三维情况下的特殊的拓扑半金属,特征是成对出现的具有不同手性的线性能带交叉以及奇特的费米弧表面态。不仅Weyl半金属的拓扑性质而且Weyl半金属可能存在的超导配对机制吸引了大量的研究。对于具有空间反演对称性的Weyl半金属,可能存在两种不同的配对机制:零动量的BCS配对和有限动量的Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov(FFLO)配对。尽管前人有很多对Weyl半金属超导异质结的研究,包括Andreev反射,约瑟夫森结以及交叉Andreev反射和电导等等,对于塞曼场影响下的Weyl半金属超导结的研究仍旧涉及较少。本文主要采用散射矩阵的理论研究方法,分别讨论了在BCS配对和FFLO配对下的具有空间反演对称性的Weyl半金属约瑟夫森结在塞曼场影响下的流相关系。对于BCS配对,通过Bogoliubov-de Gennes(Bd G)方程求解Weyl半金属/Weyl超导体界面Andreev反射和正常反射系数,构造出散射矩阵并求解出Andreev束缚态和超流,发现平行于Weyl点连线的塞曼场对超流没有影响,而偏离于Weyl点连线的塞曼场会在金属端造成额外的相位差诱导出φ0结。对于FFLO配对的约瑟夫森结,垂直于Weyl点连线的塞曼场类似于BCS配对的情况也会诱导出φ0结,但是由于不同手性的Weyl点对塞曼场的响应不同,平行于Weyl点连线的塞曼场会诱导出0-π相变。
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