基于二维电子气的约瑟夫森结热传导

论文摘要

近几年来,基于二维约瑟夫森结的热传导由于其广泛的应用前景引起了不少科研工作者的关注。由于约瑟夫森结产生的热流是结两侧超导电极相位差的周期函数,因此可通过巧妙地调节与超导相位差相关的参数达到控制热流大小及热流调节灵敏度的目的。与此同时,二维电子气（2DEG,two-dimensional electron gas）因其独特的物理性质而成为材料研究的热点之一。因此,在本文中我们以2DEG为中间材料,左右两侧分别附加以超导体（S,superconductor）作为电极,构成了基于2DEG的约瑟夫森结（S-2DEG-S）,进而利用单粒子散射矩阵理论对该结的热传导进行了深入研究。除此以外,我们还以该结为基础提出了一种温度调节器,并分析了影响该装置进行温度调节的因素。本文的主要研究结果如下:一、对S-2DEG-S约瑟夫森结热传导过程产生影响的因素有材料相互作用参数h0和自定义参数|λR/βR-λL/βL|,其中,h0与材料掺杂浓度相关,它表征准粒子与材料中杂质的相互作用强度,λ,β则分别为Rashba与Dresselhaus自旋轨道耦合参数,下角标L及R分别代表左右两侧超导电极。当h0取值为（?）（其中,μ为化学势,△为超导能隙）或其附近,参数|λR/βR-λL/βL|数值较大时,该结不仅可产生数值较大的热流且能够灵敏地调节这一热流。、以上述S-2DEG-S约瑟夫森结为基础构成的温度调节器,具有与该结类似的性质,即当h0与|λR/βR-λL/βL|取恰当的数值时,便具备较灵敏的温度调节行为并可使得一侧超导体产生较高的温度。三、根据以上研究结果可选择适度掺杂的2DEG材料和超导体构成可灵敏调控温度变化的高效率温度调节器。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第1章 引言
•   1.1 约瑟夫森结热传导研究简介
•   1.2 研究课题的选择与重要性
•   1.3 本章小结
• 第2章 所选课题的研究背景
•   2.1 约瑟夫森结热传导的研究概况
•     2.1.1 基于约瑟夫森结的几种重要结构
•     2.1.2 拓扑约瑟夫森结（S-TI-S）热流传导的研究概况
•     2.1.3 拓扑约瑟夫森结（S-TI-S）的重要应用
•   2.2 对S-2DEG-S约瑟夫森结的简要介绍
•   2.3 本章小结
• 第3章 基本模型和研究方法
•   3.1 基本模型
• k'>    3.1.1 2DEG的单粒子哈密顿量h_k
• BdG'>    3.1.2 描述S-2DEG-S约瑟夫森结的哈密顿量H_BdG
•   3.2 研究方法
•     3.2.1 准粒子的能量本征函数
•     3.2.2 准粒子透射几率及约瑟夫森结热导率K（φ）
•   3.3 本章小结
• 第4章 结果分析与讨论
•   4.1 影响S-2DEG-S约瑟夫森结热传导的因素
• e,h'>    4.1.1 热准粒子入射角θ_e,h
•     4.1.2 热平衡温度T
• O和Dresselhaus自旋轨道耦合参数β_r'>    4.1.3 材料相互作用参数h_O和Dresselhaus自旋轨道耦合参数β_r
• r'>    4.1.4 Rashba自旋轨道耦合参数λ_r
•   4.2 S-2DEG-S约瑟夫森结的一个重要应用
•   4.3 本章小结
• 第5章 结论及应用
•   5.1 调控热传导的几个有效方法
•   5.2 高效温度调节器的实现
•   5.3 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 在学期间公开发表论文情况

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 罗筱璇

导师: 衣学喜

关键词: 二维约瑟夫森结的热传导,单粒子散射矩阵理论,相互作用参数,和自旋轨道耦合参数

来源: 东北师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 东北师范大学

分类号: O551.3

总页数: 40

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