مطالعه خواص ترابرد و هندسی پیوندگاه های جوزفسون sns و sfs در نانوساختار های دو بعدی در حد تمیز

امروزه با پیشرفت فناوری در صنعت ساختارهای ریز، مثل میکرو و نانو ساختارها، فضای تحقیقاتی گسترده ای در مقابل فیزیکدانان بوجود آمده است. ترکیب ساختارهای ابررسانایی در این مقیاس منجر به پدیده های جالبی در این زمینه شده است که کاربردهای بسیاری در دستگاه های فوق حساس دارند. از میان این ساختارها، سامانه های ابررسانا-فلز نرمال به خاطر کاربردهای فراوان در پیکربندی های اسکوئیدی از اهمیت بالایی برخوردار هستند. در این سامانه ها ابررسانایی به داخل فلز نرمال (یا فرومغناطیس) در فاصله ای به اندازه طول همدوسی نفوذ کرده و باعث تغییرات زیادی در خواص این ناحیه می شود، این پدیده را اثر مجاورت می گویند. سازوکار اصلی در این اثر بازتاب آندریو می باشد. در این پایان نامه به صورت نظری دو نوع از سامانه های جوزفسونی را مورد بررسی قرار می دهیم، سامانه اول پیوندگاه های ابررسانا-فلز نرمال-ابررسانا و پیوندگاه های ابررسانا-فرومغناطیس-ابررسانا می باشد. به دلیل نوع کاربرد این سامانه ها به صورت مداری، وابستگی فازی چگالی جریان در آنها مورد توجه بیشتری قرار می گیرد. برای بررسی این سامانه ها در حد تمیز از معادلات آیلنبرگر استفاده می کنیم. همچنین در محاسبات عددی به دلیل پایداری بیشتر از روش بهنجارش ریکاتی استفاده می کنیم و چگالی حالت ها و وابستگی فازی چگالی جریان را برای ابررساناهای معمولی و ابررساناهای دو بعدی غیر معمولی بدست می آوریم. در این بررسی وابستگی دمایی تابع گاف، و اثرات مجاورت را در تابع گاف و چگالی حالتها را مطالعه می کنیم. همچنین در اتصال ابررسانا-فرومغناطیس ایجاد حالت های مقید آندریو را بررسی کرده و وابستگی های فازی چگالی جریان را بدست می آوریم. سامانه مورد بررسی دوم پیوندگاه های ابررسانا-فلز نرمال (یا فرومغناطیس) می باشند که با اعمال یک اختلاف پتانسیل یا گرادیان دمایی کوچک، به ترتیب برای بررسی رسانندگی های الکتریکی و حرارتی مناسب می باشد. در واقع در این قسمت ما به بررسی اثر مجاورت ابررسانایی در فلز نرمال (یا فرومغناطیس) بر رسانندگی های الکتریکی و حرارتی سامانه می-پردازیم. به کمک حل تحلیلی معادلات آیلنبرگر به محاسبه چگالی حالت های سامانه پرداخته و با استفاده از چگالی حالت ها، رسانندگی های الکتریکی و حرارتی آن را محاسبه می کنیم. سپس به بررسی اثر مجاورت بر قانون ویدمان-فرانز در این سامانه ها می پردازیم. در بررسی سامانه ابررسانا-فلز نرمال مشاهده شد که رسانندگی های الکتریکی و حرارتی تحت تاثیر مجاورت ابررسانایی از فلز نرمال فاصله می گیرند و در نهایت در این سامانه برای هر دو ابررسانایی معمولی و ابررسانایی دو بعدی غیر معمولی، قانون ویدمان-فرانز نقض می شود. در سامانه ابررسانا-فرومغناطیس مشاهده شد که رسانندگی اسپینی بوجود می آید و این به معنی اختلاف بین تعداد الکترون های اسپین بالا و اسپین پایین می باشد. بعلاوه، در این سامانه با ابررسانایی معمولی و غیر معمولی،نیز با محاسبه رسانندگی ها مشاهده شد که قانون ویدمان-فرانز هم برای بار و هم برای اسپین نقض می شود.