Skip to main content
SUPERVISOR
Farhad Shahbazi,Seyedakbar Jafari
فرهاد شهبازی دستجرده (استاد مشاور) سیداکبر جعفری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Esmaeel Sarvestani
اسماعیل سروستانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387
In this thesis , we focused our attention to two problems in inhomogenities in superconductor systems . The first one is the calculation of Andreev Bound States in the junctions of superconductor and normal metal . Solving the Bogoliubov – deGennes mean field equation for nonhomogeneous superconductor systems gives the bound and quantized states with energy below the superconductor energy gap . For more complex geometries , numerical methods are inevitable . In this regard , a new numerical method , Kernel Polynomial Method (KPM) , has been adopted . This method is based on the expansion of the physical quantities - specially electronic Density of States (DOS) - in terms of the Chebishev polynomial . In chapter , we took advanatage of KPM for solving the Bogoliubov-deGennes equation for superconductor – normal metal junctions . We have used the local density of states to distinguish the bound states from propagating ones; i.e . local DOS for bound states has a finite value in the normal region while it vanishes rapidly in the superconductor region. The second topic presented in this thesis is calculation of the supercurrent in the Graphene Josephson Junction .Recently , some experiments have been conducted to see the Josephson effect in the Junctions based on the Graphene and measure the supercurrent in these systems . Consequently , this quantity has been calculated using various methods . Temprature and lenghth dependency of the supercurrent have been determined . In a very recently experiment , current-phase relation has been measured . In this work , we introduced a new method for performing this task , that is the perturbative Green’s Function method in framework of the path integral , using the tunneling Hamiltonian between superconductor region and graphene normal region . The main feature of our work is that we assumed that , superconductivity will be induced on the honycomb lattice of graphene , while the pairing occures between electrons on different valleys . It will be shown that the fourth order is the lowest order of perturbation that contributes in the Josephson supercurrent . Tunneling Hamiltonian involves the two kinds of tunnling , interavalley and intervalley . Considering the intervalley tunnlling , we achieved results that have not been seen in previous works . We have seen sharp oscillations in the diagrams which show the dependency of the supercurrent on the distance between the superconductors electrods . But if we solely include intravalley tunnlling , our result will match exactly to the others' works . Keywords: Bogoliubov-de Gennes equation , KPM , Andreev bound states , Graphene , Josephson supercurrent.
در این پایان‌نامه، بنا داریم که به دو بحث در رابطه با ناهمگنی‌ها در سیستم‌های ابررسانا بپردازیم. یکی از این مباحث عبارت است از محاسبه‌ی حالت‌های مقید اندریف در پیوندهای ابررسانا و فلزنرمال. حل معادله‌ی میدان میانگین بوگولیوبوف–دوژن برای سیستم‌های ناهمگن ابررسانا، وجود حالت‌هایی مقید و کوانتیزه – حالت‌های مقید اندریف- با انرژی‌های کمتر از انرژی گاف ابررسانایی، را به‌دست می‌دهد. حل تحلیلی این معادله برای یک بعد و همچنین برای هندسه‌های ساده در دو و سه بعد، امکان‌پذیر است، اما برای هندسه‌های پیچیده روش‌های عددی مورد نیاز است. در این پایان‌نامه روش عددی جدیدی، KPM، برای حل این معادله ارائه شده است. این روش مبتنی بر بسط کمیت‌های فیزیکی، از جمله چگالی حالات الکترونی، بر حسب مجموعه‌ی چندجمله‌ای‌های کامل چبیشف است. در فصل 2 معادله‌ی بوگولیوبوف–دوژن را، برای چند پیوند ابررسانا-فلزنرمال، با استفاده از این روش عددی، حل کرده‌ایم. در این‌جا، برای جدا کردن حالت‌های مقید به‌دست آمده از حالت‌های غیرمقید، از معیار چگالی حالات الکترونی موضعی استفاده شده است؛ بدین معنی که چگالی حالات موضعی، برای حالات مقید، در ناحیه‌ی فلزنرمال مقادیر غیرصفر دارد و برای نواحی ابررسانا به سرعت به صفر میل می‌کند . مبحث دیگر ارائه شده در این پایان‌نامه، محاسبه‌ی ابرجریان در پیوندهای جوزفسون بر پایه‌ی گرافین، است. اخیراً، این کمیت با استفاده از روش‌های مختلفی از جمله ماتریس پراکندگی، روش خودسازگار و انتشارگر زوج کوپر، محاسبه شده است، اما در این‌جا قصد داریم که آن را با استفاده از روش اختلالی تابع گرین در چارچوب انتگرال مسیر و با استفاده از هامیلتونی تونل زنی بین ناحیه‌ی ابرسانا و ناحیه‌ی نرمال گرافین، محاسبه کنیم. ویژگی اصلی کار ما در این‌جا در این است که ما در ناحیه‌ی ابررسانا هم، سیستم را گرافین در نظر گرفته‌ایم. یعنی فرض کرده‌ایم که ابررسانایی بر روی شبکه‌ی لانه‌زنبوری گرافین، به صورت جفت‌شدگی الکترون‌های موجود در دره‌های مقابل، القا می‌شود. نشان داده می‌شود که پایین‌ترین مرتبه‌ی اختلال ، بر حسب دامنه‌ی تونل‌زنی، که در جریان جوزفسون شرکت می‌کند، مرتبه‌ی چهارم اختلال است. هامیلتونی تونل‌زنی را، شامل تونل‌زنی الکترون‌های درون یک دره و تونل‌زنی بین دره‌های مقابل، فرض کرده‌ایم. محاسبات ابرجریان جوزفسون، در دو حالت با تونل‌زنی بین دره‌ها و بدون تونل‌زنی بین درها، انجام شده و نتایج آن نشان داده شده است. درنتایج ابرجریانی که درمحاسبه‌ی آن تونل‌زنی الکترون‌ها بین دره‌های مقابل لحاظ شده است، بر حسب پهنای پیوند جوزفسون که در واقع همان فاصله‌ی ابرساناها از هم می‌باشد، نوسانات تیزی دیده می‌شود که طول موج این نوسانات متناسب با عکس بردار موجی است که دو دره را در ناحیه‌ی اول بریلوئنِ گرافین به هم متصل می‌کند. این نوسانات در نتایج محاسبات با روش‌های دیگر، مشاهده نشده است. اما خواهیم دید که نتایج محاسباتی که در آن تونل‌زنی بین دره‌ها وجود ندارد، با نتایج محاسبات دیگران تطابق خوبی دارد. کلمات کلیدی : معادله بوگولیوبوف-دوژن ، KPM ، حالت‌های مقید اندریف، گرافین، ابرجریان جوزفسون .

ارتقاء امنیت وب با وف بومی