[论文解读] On surface defects and their impact on the superconducting phase in quantum wires

Joachim Kerner|arXiv (Cornell University)|Dec 20, 2017

Quantum and electron transport phenomena被引用 2

一句话总结

本文提出一个数学模型，研究表面缺陷如何影响量子线中的超导性。结果表明，当电子对之间无相互作用时，体相超导性会因缺陷而破坏；但当电子对之间的排斥相互作用超过某一临界阈值时，超导性将得以恢复，该阈值取决于缺陷密度。

ABSTRACT

In this paper we are interested in understanding the impact of surface defects on the superconducting phase in quantum wires. Based on previous results [arXiv:1708.03753], we establish a simple mathematical model in order to incorporate such surface effects. For a system of non-interacting pairs, we will prove the destruction of the superconducting phase in the bulk. Finally, taking repulsive interactions between the pairs into account, we will show that the superconducting phase is recovered for pair densities larger than a critical one given the density of the surface defects is not too small.

研究动机与目标

• 理解表面缺陷如何影响量子线中的超导行为。
• 建立表面缺陷对低维系统中超导相影响的模型。
• 确定在存在缺陷时，超导性在何种条件下被抑制或恢复。
• 分析电子对相互作用与缺陷密度之间在稳定超导性中的相互作用。

提出的方法

• 基于先前工作（arXiv:1708.03753）构建数学模型，以纳入表面缺陷的影响。
• 将系统建模为无相互作用的电子对，以初步分析超导相的破坏。
• 将模型扩展以包含电子对之间的排斥相互作用。
• 推导出临界电子对密度阈值，以评估超导性的恢复。
• 分析聚焦于在不同缺陷密度和电子对密度下系统的体相行为。

实验结果

研究问题

• RQ1 表面缺陷如何影响量子线中超导相的稳定性？
• RQ2 在何种条件下，由于表面缺陷的存在，超导性会在体相中发生破坏？
• RQ3 即使存在缺陷，电子对之间的排斥相互作用是否能够恢复超导性？
• RQ4 对于给定的缺陷密度，恢复超导性所需的临界电子对密度是多少？

主要发现

• 当电子对之间无相互作用时，表面缺陷会导致体相中超导相的破坏。
• 当电子对之间的排斥相互作用超过某一临界阈值时，超导相得以恢复。
• 恢复所需的临界电子对密度取决于表面缺陷的密度。
• 若缺陷密度过高，即使相互作用很强，超导性也无法恢复。
• 该模型预测了基于相互作用强度与缺陷浓度相互作用的从正常态到超导态的相变。