Andreev反射和金属—超导——金属结的隧道谱研究

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隧道效应是一个重要的量子现象。在超导微观机制的研究中,隧道谱研究是一个很有用的手段,很多理论和实验工作者都在试图用隧道谱来获取超导体中的一些基本参数,诸如超导能隙、转变温度、相干长度等。当一个金属和一个超导体被一个很薄的绝缘层隔开,加上偏压就会有电流通过,这就形成了一个N-I-S结。由于超导中存在非对角散射势,散射界面除了有正常的电子反射和透射之外,还有空穴的反射和透射,称之为Andreev反射。目前很多研究者都使用Blinder-Tinkham-Klapwijk(BTK)理论来研究具有任意界面散射强度的正常金属/s或d波超导体、半导体/超导体、铁磁/超导体等单个隧道结的微分电导,该理论也能很好地解释一些相关的实验现象。  本文通过求解求解B-dG方程,利用基本的量子隧穿规律从而得到N-S-N结的准粒子散射系数;通过计算超导中的超流项和推测界面的电荷积累,证明了结的隧穿电流守恒,由此得出BTK理论仍然适用。计算结果还表明准粒子的输运系数和隧道结的微分电导谱在粒子能量大于能隙区域随能量周期性振荡,振荡的周期并与结的厚度有关。入射电流密度随界面的积累电荷也呈周期性振荡,但其周期的物理意义尚不明确。
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