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中文题名:

 复合超导-半导体量子器件的设计、制备与测量    

姓名:

 栾建立    

保密级别:

 公开    

论文语种:

 chi    

学科代码:

 070201    

学科专业:

 物理学    

学生类型:

 学士    

学位:

 理学学士    

学位年度:

 2019    

学校:

 北京师范大学    

校区:

 北京校区培养    

学院:

 物理学系    

第一导师姓名:

 马天星    

第一导师单位:

 北京师范大学物理学系    

提交日期:

 2019-06-23    

答辩日期:

 2019-05-15    

外文题名:

 Design, fabrication and measurement of hybridsuperconductor-semiconductor devices    

中文关键词:

 马约拉纳零能模 ; 超导 ; 半导体 ; 量子器件 ; 输运性质    

外文关键词:

 Majorana Zero Modes superconductor semiconductor quantum devices transport properties    

中文摘要:

马约拉纳零能模可以在复合超导-半导体量子器件中进行实验探测,其非 阿贝尔统计可以用于实现拓扑量子计算。本文研究了上述器件的设计与制 备,以进行输运测量寻找马约拉纳信号。首先介绍马约拉纳零能模及复合器 件的有关理论,说明组合s波超导、强自旋轨道耦合半导体及磁场可以得到 马约拉纳零能模,提供器件设计依据。其次制备了复合铝与InAs二维电子气 的约瑟夫森结,以及在InSb纳米线加金属接触,初步测量结果表明制备工艺 的可行性。同时进行了测量准备,制作并测试了低通RC滤波器,可以有效减 少高频噪音。 此外,本文从理论上研究了石墨烯超晶格的输运性质,关注了石墨烯超 晶格新狄拉克点附近的Zitterbewegung现象,并利用转移矩阵研究了曲面石墨 烯超晶格的能带结构,说明曲面产生了等效势场。相关结果对复合器件设计 有指导意义。

外文摘要:

Majorana Zero Modes(MZMs) can be detected in hybrid superconductorsemiconductor devices, and their non-Abelian statistics makes topological quantum computation possible. In this thesis, we study the fabrication of these devices to find Majorana signals by transport experiments. Firstly, we introduce the theory about MZMs and these devices. It shows that combining s-wave superconductor, semiconductor with strong spin-orbit coupling and magnetic field can produce MZMs, which provides the basis for device design. Then we fabricate Josephson Junctions made by aluminum and InAs two-dimensional electron gases. Normal metal contacts are also deposited on InSb nanowires. Meanwhile, we make and test low-pass RC filters that can decrease high-frequency noises efficiently for measurement set up. In addition, the electronic transport properties in graphene superlattices are investigated theoretically in this thesis. We focus on Zitterbewegung near new Dirac points in graphene superlattices. The band structures of curved graphene superlattices are also studied by transfer matrix, which shows that curved surface induces an effective potential. These results can direct the design of hybrid devices.

参考文献总数:

 55    

优秀论文:

 北京师范大学优秀本科论文    

插图总数:

 21    

插表总数:

 0    

馆藏号:

 本070201/19035    

开放日期:

 2020-07-09    

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