مطالعه اثر مجاورت در اتصال های ضعیف گرافینی بین ابررسانا و فرومغناطیس

گرافین، یک ساختار دو بعدی و تک لایه از اتم های کربن است که به صورت آرایه های شش گوشی در کنار یکدیگر قرار گرفته اند. در طی سال های گذشته، تلاش های بسیار برای ساخت گرافین با شکست مواجه شدند تا اینکه در سال 2004 در دانشگاه منچستر گایم و گروه همکارانش توانستند این ماده را در مقیاس قابل قبول آزمایشگاهی و به صورت پایدار تولید کنند. با تولید گرافین، توجه جمع کثیری از محققان نظری و تجربی به سوی این ماده جلب شد. گرافین به دلیل طیف برانگیختگی های دیراک گونه آن، در واقع آزمایشگاهی برای بررسی پیش بینی های کوانتوم نسبیتی و الکترودینامیک کوانتومی است. با تایید القای ابررسانایی در گرافین، این ماده به ابزاری کاربردی برای مطالعه ابررسانایی و الکترودینامیک نسبیتی به طور هم زمان نیز تبدیل شد. از سوی دیگر، فرومغناطیسی تمایل دارد تا اسپین الکترون ها را هم جهت با میدان تبادلی فرومغناطیسی سازد و در مقابل ابررسانایی تمایل دارد تا اسپین الکترون ها را در راستای مخالف یکدیگر قرار دهد تا شرایط برای تشکیل زوج های کوپر فراهم گردد. هنگام حضور فرومغناطیسی و ابررسانایی در کنار یکدیگر به دلیل ماهیت متفاوت این دو پدیده، برهم-کنش آنها حائز اهمیت است. مطالعه برهم کنش های متقابل فرومغناطیسی و ابررسانایی در ساختارها و اتصالات فلزی به سال 1995 باز می گردد. در این پایان نامه به مطالعه برهم کنش های بین فرومغناطیسی و ابررسانایی، که هر دو تحت اثر مجاورت می توانند در گرافین القا شوند، در یک ساختار گرافینی می پردازیم. ساختارهای مورد بررسی در این پایان نامه از نوع تمیز می باشند و برای این منظور، از فرمول بندی دیراک-بوگلیوبوف- دژن استفاده کرده ایم و با حل تحلیلی معادله ها ، اثر مجاورت را بر رفتار شبه ذره های دیراک در گرافین مورد بررسی قرار داده ایم. اثر مجاورت در فرمول بندی بوگلیوبوف-دژن و در یک اتصال ابررسانا- نرمال در پدیده ی بازتاب آندریو خود را نمایان می کند. بازتاب آندریو در اتصال های گرافینی ویژگی آینه ای دارد که در تضاد با اتصال های فلزی است و ما به طور کامل به آن پرداخته ایم. جزئیات محاسبه ها و بررسی تاثیر فرومغناطیسی بر بازتاب آندریو را ارائه می دهیم. مرور رسانندگی دیفرانسیلی الکترونی ساختارهای فرومغناطیس- ابررسانا، فرومغناطیس- عایق- ابررسانا و فرومغناطیس- ابررسانا- فرومغناطیس یکی دیگر از موضوعات بررسی شده در این تحقیق است. تولید جریان اسپین- قطبیده در یک اتصال فرومغناطیس- ابررسانا و فرومغناطیس-ابررسانا- فرومغناطیس را به عنوان پدیده ای که بسیار مورد توجه اسپینترونیک است مورد بررسی قرار داده ایم. ابرجریان ناشی از اختلاف فاز در ساختارهای ابررسانا- نرمال- ابررسانا و ابررسانا-فرومغناطیس- ابررسانا را به دست آورده ایم. در نهایت، ترابرد گرمایی ساختارهای تک اتصالی و دو اتصالی را بررسی کرده ایم و نشانه های همدوسی در ترابرد کوانتومی را در مورد ساختارهای دو اتصالی نشان داده ایم.