石墨层上自旋三重态的p波超导体Josephson结的理论研究

自 2004年英国曼彻斯特大学 Geim小组成功地剥离出单层石墨片以来，这种只有一个原子层厚度的理想二维体系显示了不同寻常的奇异特性, 已成为当前凝聚态物理研究的热点之一。由于单层石墨片独特的电子结构，理论研究和实验均发现石墨层上自旋单态的s波、d波超导体Josephson结有许多新颖的物理性质。目前关于石墨层上自旋三重态的p波超导体Josephson结的研究较少。.本项目将系统研究石墨层上多种矩形和环形p波超导体Josephson超导结，利用Dirac-Bogoliubov-de Gennes 方程对Josephson结的准粒子的输运过程进行研究，讨论多种结的直流 Josephson 效应、交流 Josephson 效应、0结-∏结转变、制作量子比特等问题。这些问题的研究不仅对凝聚态物理基础理论有重要意义，而且可为单层石墨片的这种新材料设计量子器件提供了物理机制。

单层石墨片是只有一个原子层厚度的理想二维体系，显示了不同寻常的奇异特性, 已成为当前凝聚态物理研究的热点之一，由于单层石墨片独特的电子结构，理论研究和实验均发现石墨层上超导结有许多新颖的物理性质。. 本项目主要研究了石墨层上p波超导体Josephson超导结，揭示了p波超导体配对势对Andreev束缚态的能级和Josephson电流的影响关系；利用Dirac Bogoliubov-de Gennes方程研究了石墨层上铁磁体Josephson超导体结的开关效应，给出了0结-∏结转变、稳定性等的条件；用BTK理论研究了石墨层上铁磁体/p波超导体结的微分电导, 从理论上给出区分石墨层上铁磁体/p波超导体隧道结界面上反向Andreev反射和镜面Andreev反射的方法；研究了石墨层上铁磁-绝缘层-超导隧道结中电和热的输运性质和混合波超导体石墨层结的微分电导；研究了考虑自旋与轨道耦合效应正常金属/自旋三重态超导结的隧道谱、s波超导体/绝缘层/d波超导体结的直流Josephson效应等；研究了双模光机械系统中基于光子与声子间相互作用实现可控的光学双稳态现象和利用不同维数量子信道远程实现单个未知量子比特操作等。. 项目组发表学术论文14篇，其中SCI论文13篇，达到预期目标。