介观p波超导系统中的手性序参量模式

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随着纳米技术的发展,介观超导体系中的新奇量子效应及其应用已成为当前研究热点之一。介观超导体是指样品尺寸可与体系的物理特征尺度如相干长度ξ或穿透深度λ相比拟的超导体。在这类超导体中,样品的尺寸大小、几何形状以及杂质缺陷效应等会对超导态的物理性质起到显著影响。特别的,量子受限情形下,介观手性p波超导系统中自发存在的时间反演对称性破缺效应会导致丰富的稳定量子态。本文在前期研究基础上,主要基于有效的Bogoliubov-de Gennes理论框架,建立合适物理模型,系统深入研究介观p波超导体中手性序参量的空间演化模式,主要包括以下两个方面:(1)对于磁性或非磁性杂质效应,我们发现对于介观p波超导正方环系统,当其中引入单个非磁性杂质时,超导能隙参量的空间分布会受到环中心穿孔磁通的强烈影响。特别的,在特定磁通处,该类介观p波超导系统中会出现一种奇特的具有非对称空间分布的稳定中间相。由于相变点处能量发生跳跃,环中磁通依赖的电流演化呈现锯齿状特征,且会随杂质位置的不同变得更加复杂。(2)对于表面缺陷效应,我们发现在介观p波超导正方环的内外边界中心处存在小的方形内凹缺陷时,系统总能量和持续电流的磁通演化模式会发生急剧跳跃,伴随有手性序参量从对角对称到非对称空间分布的转变。特别的,随着内凹缺陷移离边界中心或在样品内外边界引入外凸缺陷时,系统中会出现奇特的序参量空间结构。此外,我们研究了具有不同长宽比的矩形环情形,当在样品短边或长边外表面存在方形内凹缺陷时,手性序参量空间模式会变得更加复杂。
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