介观系统中的Andreev反射

正常/超导混杂体系是目前凝聚态物理研究的一个热点，它以正常/超导界面区的Andreev 反射机制为纽带，将准粒子（电子，空穴）的位相相干性和库伯对的位相相干性联系起来。产生了一系列新的物理效应，主要集中在量子输运性质上。本项目主要研究了正常/超导系统中的Andreev 反射，包括以下内容：磁化不均匀情况下铁磁/超导结中的Andreev 反射和铁磁层中的超导的自旋三重态配对态；正常/非常规超导体材料（铁基超导体或拓扑超导体）结中量子输运，通过Andreev反射来确定该铁基超导体的配对性质及探测和调控在拓扑超导体界面产生的Majorana 态。我们试图在理论上通过Andreev 反射现象的研究来确定超导体的配对性质，在此基础上利用Andreev反射的特点设计与量子信息和自旋相关的器件。

正常/超导混杂体系是目前凝聚态物理研究的一个热点，它以正常/超导界面区的Andreev 反射机制为纽带，将准粒子的位相相干性和库伯对的位相相干性联系起来。产生了一系列新的物理效应，主要集中在量子输运性质上。我们研究了介观系统中的 Andreev 反射。到目前为止发表论文8篇，完成了项目预设的目标。研究成果如下：1，我们研究了以拓扑绝缘体为基底的铁磁/超导/铁磁隧道结的非局域输运现象。发现利用拓扑绝缘体的色散关系强烈依赖铁磁交换相互作用这个特点，可以改变铁磁的磁化方向来控制交叉的Andreev 反射。仅仅改变电极的磁化方向就能得到可控制的纯的交叉Andreev 反射；研究发现自旋轨道耦合作用与铁磁相互作用对电子的输运起了很重要的作用。于是我们就研究了石墨中存在Rashba 自旋轨道耦合作用与铁磁相互作用对电导的影响，发现存在各项异性的磁致电阻。2，自旋轨道耦合相互作用对Andreev反射的影响。研究了铁磁/超导结存在界面自旋轨道耦合相互作用时的等自旋Andreev反射。发现自旋轨道耦合相互作用可以起到自旋翻转的作用，从而产生等自旋的Andreev反射；研究了超导/铁磁半金属/超导结中的约瑟夫森电流。发现自旋轨道耦合相互作用可以提供自旋翻转机制，从而形成长程的超电流。3，研究了铁磁/纳米铁磁体/超导结中自旋动力学引起的电流。发现当能量小于超导能隙时仅存在等自旋Andreev 反射。4，研究了存在界面自旋轨道耦合时铁磁/铁基超导体中的Andreev 反射。发现Andreev 反射随着界面自旋轨道耦合作用强度的变化是非单调的。