Войти
An электрон (красный) встречает границу раздела между нормальным проводником (N) и сверхпроводником (S), образуя куперовскую пару в сверхпроводнике и отраженную в обратном направлении отверстие (зеленый) в нормальном проводе. Вертикальные стрелки указывают полосу спина, занимаемую каждой частицей. Андреевское отражение (AR), названное в честь русского физика Александра Федоровича Андреева, относится к типу частиц рассеяние, которое происходит на границах раздела между сверхпроводником (S) и материалом в нормальном состоянии (N). Это процесс переноса заряда, при котором нормальный ток в N преобразуется в сверхток в S. Каждое андреевское отражение переносит заряд 2e через поверхность раздела, избегая запрещенной одночастичной передачи в сверхпроводящем энергетическая щель.
Процесс включает в себя электрон (дырку), падающий на из материала в нормальном состоянии при энергиях, меньших, чем сверхпроводящая запрещенная зона. Падающий электрон (дырка) образует куперовскую пару в сверхпроводнике с обратным отражением дырки (электрона) с противоположным спином и скоростью, но равным импульсу падающему электрону (дырке), как показано на рисунке. Предполагается, что прозрачность барьера высокая, без оксидного или туннельного слоя, что уменьшает случаи нормального электрон-электронного или дырочного рассеяния на границе раздела. Поскольку пара состоит из электрона со спином вверх и вниз со спином, второй электрон (дырка) со спином, противоположным падающему электрону (дырке) из нормального состояния, образует пару в сверхпроводнике, и, следовательно, ретроотраженная дырка (электрон). Благодаря симметрии относительно обращения времени, процесс с падающим электроном также будет работать с падающей дыркой (и ретроотраженным электроном).
Процесс сильно зависит от спина - если только одна спиновая полоса занята электронами проводимости в материале с нормальным состоянием (т.е. она полностью поляризована по спину), андреевское отражение будет подавлено из-за неспособности образуют пару в сверхпроводнике и невозможность одночастичной передачи. В ферромагнетике или материале, в котором спиновая поляризация существует или может быть индуцирована магнитным полем, сила андреевского отражения (и, следовательно, проводимость перехода) является функцией спиновой поляризации в нормальном направлении. штат.
Спиновая зависимость AR дает начало технологии (или PCAR), при которой узкий сверхпроводящий наконечник (часто ниобий, сурьма или свинец ) контактирует с обычным материалом при температурах ниже критической температуры наконечника. Подавая напряжение на наконечник и измеряя дифференциальную проводимость между ним и образцом, можно определить спиновую поляризацию нормального металла в этой точке (и магнитное поле). Это полезно в таких задачах, как измерение спин-поляризованных токов или определение характеристик спиновой поляризации слоев материала или массивных образцов, а также влияния магнитных полей на такие свойства.
В процессе AR разность фаз между электроном и дыркой равна −π / 2 плюс фаза сверхпроводящего параметра порядка.
Скрещенное андреевское отражение, или CAR, также известное как нелокальное андреевское отражение, возникает, когда два пространственно разделенных электрода из материала в нормальном состоянии образуют два отдельных перехода со сверхпроводником, причем расстояние между переходами составляет порядок длины сверхпроводящей когерентности BCS рассматриваемого материала. В таком устройстве обратное отражение дырки от процесса андреевского отражения, возникающее в результате падающего электрона при энергиях меньше, чем сверхпроводящий зазор в одном выводе, происходит во втором пространственно разделенном нормальном выводе с тем же переносом заряда, что и в нормальном процессе AR к куперовской паре в сверхпроводнике. Для возникновения CAR на каждом нормальном электроде должны существовать электроны с противоположным спином (чтобы образовать пару в сверхпроводнике). Если нормальный материал представляет собой ферромагнетик, это может быть гарантировано путем создания противоположной спиновой поляризации посредством приложения магнитного поля к нормальным электродам с разной коэрцитивной силой.
CAR происходит в конкуренции с упругим котунелированием или EC, квантово-механическим туннелированием электроны между нормальными выводами через промежуточное состояние в сверхпроводнике. Этот процесс сохраняет спин электрона. Таким образом, обнаруживаемый потенциал CAR на одном электроде при приложении тока к другому может быть замаскирован конкурирующим процессом EC, что затрудняет четкое обнаружение. Кроме того, нормальное андреевское отражение может происходить на любой границе в сочетании с другими процессами нормального рассеяния электронов на границе нормальный / сверхпроводник.
Процесс представляет интерес для формирования твердотельной квантовой запутанности посредством образования пространственно разделенной запутанной пары электрон-дырка (Андреева) с применением в спинтронике. и квантовые вычисления.
