Supergeleidende correlaties in enkel- en meerlaagse grafeen.

Datum: 14 november 2014

Locatie: Campus Groenenborger - Lokaal U0.24 - Groenenborgerlaan 171 - 2020 Antwerpen

Tijdstip: 16 uur

Organisatie / co-organisatie: Departement Fysica

Promovendus: William Armando Muñoz

Promotor: François Peeters & Lucian Covaci

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging William Armando Muñoz - Faculteit Wetenschappen - Departement Fysica



Abstract

In deze thesis hebben we de intrinsieke en nabijheidsgeïnduceerde supergeleidende correlaties in enkel en meerlaags grafeen theoretisch onderzocht. Voor deze studie hebben we een efficiënte numerieke methode gebruikt om de Green-Gorkov functies te berekenen door ze te ontwikkelen in termen van Chebyshev polynomen.

Eerst werd een studie uitgevoerd om het nabijheidseffect en de supergeleidende stroom in een Josephson junctie te berekenen op enkel en dubbellaags grafeen. Door de polarisatie van de lokale toestandsdichtheid in dubbellaags grafeen tussen de gedempte en vrije toestanden, vonden we twee verschillende leklengtes voor beide toestanden. Bijgevolg observeerden we dat rond het Dirac punt de stroom-fase relatie verschilt van enkellaags grafeen. Bij dubbellaags grafeen wordt de kritische stroom onderdrukt.

We hebben dan dezelfde methode gebruikt om de s-golf paar orde parameter in rhombohedraal (ABC) en Bernal (ABA) meerlaags grafeen op te lossen. Oppervlakte supergeleiding is robuust in ABC meerlaags grafeen zelfs bij kleine paar potentialen waarvoor de orde parameter verdwijnt in de massa. We vonden hier een tegenstelling met Bernal gestapeld meerlaags grafeen, waar de orde parameter altijd onderdrukt wordt aan het oppervlak en er een kritische waarde bestaat voor de potentiaal waaronder geen supergeleidende orde wordt bereikt.

Vervolgens stellen we een driedimensionale beschrijving van een Josephson junctie voor die gemaakt is van twee supergeleidende contacten, die losjes verbonden zijn door een niet-intrinsiek supergeleidend (ABA/ABC) meerlaags grafeen substraat. De ruimtelijke verdeling van de superstroom toont aan dat voor ABA stapeling de stroom hoofdzakelijk in de bovenste lagen stroomt terwijl dit voor ABC stapeling in de ganse structuur gebeurt.

Tenslotte hebben we het effect van wanorde op de Andreev toestanden en de Josephson stroom in een grafeen Josephson junctie onderzocht. In de nabijheid van gaten, observeerden we bijvoorbeeld dat verschillende Andreev pieken verdwenen en dat de Josephson stroom onderdrukt werd. De situatie is gelijkaardig onder een ander verstrooiïngsmechanisme dat geïnduceerd wordt door de aanwezigheid van rimpels, met niet gemengde valleien, waar ook geobserveerd werd dat de superstroom onderdrukt werd. Als laatste beschouwden we ook het geval waarvoor de aanwezigheid van geladen onzuiverheden lokale variaties in de Fermi energie induceert. Onderdrukking van de superstroom wordt in dit geval enkel gevonden voor korte-afstands potentialen als gevolg van intervallei verstrooiïng.