Loading...

Three Dimensional Dirac Materials in Weak Links

Salehi, Morteza | 2017

2600 Viewed
  1. Type of Document: Ph.D. Dissertation
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 50164 (04)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Physics
  6. Advisor(s): Jafari, Akbar
  7. Abstract:
  8. We study the quantum transport properties of three dimensional Dirac materials within the framework of Landauer–Büttiker formalism. Charge carriers in normal metal satisfying the Schrödinger equation, can be split into four-component with appropriate matching conditions at the boundary with the three dimensional Dirac material (3DDM).We calculate the conductance and the Fano factor of an interface separating 3DDM from a normal metal, as well as the conductance through a slab of 3DDM. Under certain circumstances the 3DDM appears transparent to electrons hitting the 3DDM. We find that electrons hitting the metal-3DDM interface from metallic side can enter 3DDM in a reversed spin state as soon as their angle of incidence deviates from the direction perpendicular to interface. However the presence of a second interface completely cancels this effect. Also, We find that singlet superconducting pairing can lead to Majorana fermions in three dimensional Dirac superconductors (3DDS) if the pairing order parameter is a pseudo-scalar, i.e. it changes sign under mirror reflection. The pseudo-scalar superconducting order parameter, Δ5 can close and reopen the spectral gap caused by the scalar Dirac mass ΔD in a 3DDM, giving rise to a two-dimensional Majorana sea (2DMS) at the plane of the gap kink. By bringing the Hamiltonian into a canonical form which then gives the winding number, we show that this system belongs to the DIII class of topological superconductors. We calculate the transport signature of 2DMS, namely a perfect Andreev-Klein transmission that manifests in a robust peak in the differential conductance. Further, we find the 4 periodicity in the Δ5jΔDjΔ5 Josephson junctions
  9. Keywords:
  10. Quantum Transport ; Superconductor ; Topology ; Topological Superconductor ; Phase Transition ; Bismuth ; Three Dimensional Dirac Materials

 Digital Object List

 Bookmark

  • فهرست تصاویر
  • معرفی پژوهش
  • مواد دیراکی در فیزیک ماده چگال
    • مقدمه
    • مواد دیراکی سه بعدی
    • هامیلتونی موءثر در حد انرژی‌های پایین
    • جنبه‌های نسبیتی هامیلتونی موثر بیسموت
      • تقارن پاریتی
      • تقارن وارونی- زمان
      • تقارن مزدوج-بار
  • ترابرد کوانتومی در اتصالات ضعیف
    • مقدمه
    • نظریه پراکندگی و فرمول لاندائر
      • بقای چگالی جریان
      • تقارن وارونی زمان در ماتریس پراکندگی S
      • رسانندگی ( فرمول بندی لاندائر-بوتیکر)
      • نوفه شلیکی
    • ترابرد کوانتومی در اتصال‌های شامل ابررسانا
      • معادلات خودسازگار بوگولیوبوف-دوژن
      • بازتاب آندریف
      • نظریه BTK
    • توپولوژی
      • قضیه جکیو-ربای و حالت‌های مرزی انرژی-صفر
      • فازی بری و ناوردای چرن
      • اثر کوانتومی هال صحیح
      • مدل زنجیره کیتایف
      • مدل هالدین
      • اثر کوانتومی اسپینی هال
      • عایق توپولوژیک دو بعدی و ناوردای Z2
      • عایق‌های توپولوژیک سه بعدی
      • ابررساناهای توپولوژیک
      • طبقه‌بندی فازهای توپولوژی بر مبنای خواص تقارنی گسسته
      • فازهای توپولوژیک با تقارن محافظت شدهSymmetry Protected Topological Phase (SPT phase)
    • جمع‌بندی
  • ترابرد کوانتومی در مواد دیراک سه بعدی
    • مقدمه
    • ساختار و فرمول‌بندی
      • توابع موج پایه در ناحیه فلزی و ناحیه دیراکی
      • توابع موج مجازی و شرایط مرزی در فصل مشترک ناحیه فلزی- ناحیه دیراکی
    • نتایج و پیامد‌ها
      • تک اتصال مابین ماده فلزی- ماده دیراکی
      • اتصال ضعیف مابین ماده فلزی- ماده دیراکی- ماده فلزی
    • جمع‌بندی
  • ترابرد کوانتومی در ابررسانای دیراک سه بعدی
    • مقدمه
    • توپولوژی در ماده دیراک سه بعدی
      • پارامتر نظم ابررسانایی و بسته شدن گاف
      • جفت‌شدگی پارامتر نظم ابررسانایی
      • گروه توپولوژیک ابررسانای دیراکی سه بعدی
      • ناوردای توپولوژیک ابررسانای دیراکی سه بعدی
      • تابع موج مایورانای دو بعدی
    • توابع موج مورد نیاز در فرآیند پراکندگی
      • ویژه حالت‌های ناحیه ابررسانای دیراکی
      • ویژه حالت‌های ناحیه نرمال دیراکی
    • ترابرد کوانتومی در تک اتصال مابین ابررسانا دیراک - نرمال دیراک
      • بازتاب‌های غیرعادی در اتصال نرمال دیراکی- ابررسانای دیراکی
      • فرمیون‌های مایورنا و بازتاب آندریف
      • القای جفت‌شدگی اسپین سه‌تایی با بسامد فرد
      • فرمیون‌های مایورانا و رسانندگی دیفرانسیلی
    • جریان جوزفسون
      • ماتریس انتقال اتصال جوزفسون
      • حالت‌های مقید آندریف
      • ابرجریان در اتصال جوزفسون با دوره تناوب 4
    • جمع‌بندی
  • پیوست‌ها
    • الف- مدل تنگ بست بیسموت
    • ب- جفت‌شدگی زوج‌های کوپر در نظریه نسبیتی ابررسانایی
    • ج-پارامتر نظم تحت تبدیلات لورنتس
  • مراجع
  • نمایه
...see more