Densidad de estados y transporte eléctrico en superconductores y sistemas periódicos nanoestructurados

Abstract

En este trabajo analizamos el efecto de un potencial de pares periódico sobre la densidad de estados y las propiedades de transporte en superconductores no convencionales, así como el efecto de superredes periódicas semi-infinitas o finitas que se presentan en heteroestructuras conformadas por grafeno y superconductores. Se analiza un material superconductor con un potencial de pares periódico en una red cuadrada, encontrado las bandas de energía y la densidad de estados. Se encuentran y analizan la aparición de nuevas brechas de energía, que no aparecen en sistemas homogéneos, las cuales pueden ser relevantes cerca de la temperatura crítica. Para sistemas basados en grafeno se estudian superredes de bloques $pn$ acopladas a un superconductor, encontrando que el número de nuevos puntos de Dirac no es afectado por la región superconductora, pero debido a las reflexiones de Andreev locales, se puede determinar su aparición e incrementar su intensidad, lo cual podría utilizarse para su detección. Adicionalmente se analizan los casos de bloques pn asimétricos en voltajes "gate, donde se demuestra que se puede recobrar el caso simétrico haciendo un cambio en el dopaje efectivo en la lámina de grafeno, mientras que cuando los anchos son asimétricos los nuevos puntos de Dirac pueden no crearse. Se analizan los mapas de probabilidad de transmisión electrón-electrón y electrón-hueco en sistemas de lentes de Veselago GSG y G-SL-S-SL-G, con G grafeno dopado tipo n, SL una superred y S un superconductor dopado tipo p. En estos sistemas los puntos focales pueden ser mejorados cambiando los parámetros del sistema, adicionalmente, con la introducción de las superredes se puede colimar la corriente de electrones y que la señal de enfoque de huecos sea mayoritaria. Con bicapas de grafeno se estudian las lentes de Veselago encontrando cómo los fenómenos de interferencia entre las dos monocapas afectan los mapas de probabilidad de transmisión electrón-electrón, creando diferencias respecto a los resultados con monocapas de grafeno. (Texto tomado de la fuente).

In this work we analyze the effect of a periodic pair potential on the density of states and transport properties in unconventional superconductors. The effect of semi-infinite or finite periodic superlattices in heterostructures formed by graphene and superconductors is also studied. A two-dimensional superconductor with a periodic pair potential in a square lattice is analyzed, finding the energy bands and the density of states. The appearance of new energy gaps, which do not appear for homogeneous systems, and which may be relevant near the critical temperature, are found and analyzed. Block $ pn $ superlattices are studied for graphene-based systems coupled to a superconductor. Thus, the number of new Dirac points is not affected by the superconducting region; however, due to local Andreev reflections, its emergence can be determined, and its intensity increased, which could be used for its detection. In addition, the cases of asymmetric $ pn $ blocks at gate voltages are analyzed, where the symmetric case can be recovered by making a change in the effective doping in the graphene sheet, while no new Dirac points can be created when the widths are asymmetric. The electron-electron and electron-hole transmission probability maps are analyzed in Veselago $GSG$ and $ G-SL-S-SL-G $ lens systems, with $ G $ doped graphene type $ n $, $ SL $ a superlattice and $ S $ a $ p $-type doped superconductor. In these systems, the focal points can be improved by changing the system parameters. Additionally, with the introduction of the superlattice, the electron current can be collimated and the hole focusing signal can be increased. Veselago lenses with graphene bilayers are studied, showing that the interference between the two monolayers affects the electron-electron transmission probability maps, creating differences concerning the results with graphene monolayers.