Superconductivity in Graphene and Carbon Nanotubes: Proximity effect and nonlocal transport

ساختار نوار الکترونیکی منحصر به فرد گرافن در تماس با الکترود ابررسانا، خواص قابل توجهی را به همراه دارد. در این پایان نامه دو جنبه اصلی این اتصالات مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد: اثر مجاورت ابررسانا القایی و خواص حمل و نقل غیر محلی در دستگاه های چند ترمینالی. برای این منظور مدل‌های خاصی با استفاده از تکنیک‌های تابع گرین توسعه و مطالعه می‌شوند، که به ما اجازه می‌دهد تا ساختار میکروسکوپی دقیق رابط گرافن-ابررسانا را در نظر بگیریم. نشان داده شده است که این اتصالات با ظاهر حالت های محدود در انرژی های شکاف فرعی که در ناحیه رابط موضعی هستند مشخص می شوند. علاوه بر این نشان داده شده است که اتصالات گرافن-ابررسانا-گرافن را می توان به نفع شکافتن جفت های کوپر برای تولید جفت های الکترون درهم تنیده غیرمحلی استفاده کرد. در نهایت، با استفاده از تکنیک‌های مشابه، این پایان‌نامه خواص انتقال دستگاه‌های نانولوله کربنی همراه با الکترودهای ابررسانا و در ابرشبکه‌های گرافن را تحلیل می‌کند.

The unique electronic band structure of graphene gives rise to remarkable properties when in contact with a superconducting electrode. In this thesis two main aspects of these junctions are analyzed: the induced superconducting proximity effect and the non-local transport properties in multi-terminal devices. For this purpose specific models are developed and studied using Green function techniques, which allow us to take into account the detailed microscopic structure of the graphene-superconductor interface. It is shown that these junctions are characterized by the appearance of bound states at subgap energies which are localized at the interface region. Furthermore it is shown that graphene-supercondutor-graphene junctions can be used to favor the splitting of Cooper pairs for the generation of non-locally entangled electron pairs. Finally, using similar techniques the thesis analyzes the transport properties of carbon nanotube devices coupled with superconducting electrodes and in graphene superlattices.