石墨烯带的量子输运：正常-超导结的Andreev反射研究

"石墨烯带正常-超导结的量子输运 (2014年)" 这篇论文深入探讨了石墨烯带作为正常-超导结的量子输运特性，利用非平衡格林函数（NEGF）和密度泛函理论（DFT）方法，从第一性原理出发进行了理论研究。石墨烯是一种二维碳材料，因其独特的电子结构和物理性质，被广泛研究于电子器件和超导应用中。 论文重点关注了两种类型的石墨烯带：Armchair型和Zigzag型。Armchair型的边界是由碳原子的C-C键平行排列形成的，而Zigzag型则表现为C-C键垂直排列。这两种结构的石墨烯带在电子性质上有所不同，这影响了它们作为正常-超导结的行为。 正常-超导结是物理学中的一个重要概念，它涉及到超导体与正常导体之间的界面，其中电子可以通过Andreev反射从超导体到正常导体转换。在没有缺陷的理想情况下，研究发现，Andreev反射系数TA在超导能隙内等于正常石墨烯带的电子透射系数TN。Andreev反射是一种特殊的反射现象，其中一个电子与其反粒子（空穴）同时反射，从而导致电荷的净传输。 然而，当石墨烯带存在缺陷时，这种简单的对应关系不再成立。缺陷会干扰电子的传输路径，导致Andreev反射系数TA在超导能隙边缘出现两个尖锐的峰，这些峰的值高于正常系统的透射系数。在超导能隙之外，TA逐渐减小至零，同时准粒子的正常隧穿几率T1增加，并趋向于无超导状态下的TN。 此外，论文还指出不同的缺陷构型对石墨烯带中载流子的输运过程有不同的影响。如果缺陷对正常石墨烯带的电子散射作用越强，那么它对正常-超导体系中的Andreev反射和准粒子散射影响也就越大。这一发现对于理解石墨烯基超导器件的性能至关重要，有助于优化设计并提高器件效率。 这篇2014年的研究工作为理解石墨烯带在正常-超导结中的量子输运提供了理论基础，揭示了缺陷对电子输运性质的复杂影响，对进一步开发石墨烯在超导电子学中的应用具有重要的指导意义。