Calculation of the differential conductance of a normal/superconductor junction in decorated Graphene

Abstract

Uno de los materiales más prometedores del futuro es el grafeno gracias a sus interesantes propiedades electrónicas. En principio es considerado un semiconductor sin brecha con una baja resistencia eléctrica y una alta movilidad en sus electrones ya que estos se comportan como fermiones de Dirac sin masa. En proximidad con otros materiales, el Grafeno tiene la capacidad de adquirir nuevos efectos como superconductividad, propiedades ferromagnéticas, una mejora en el acople spin-órbita de tipo Rashba y la aparición de brechas entre las bandas de energía, todo esto mientras conserva sus propiedades ya mencionadas. En este trabajo, se propone el cálculo de la conductancia diferencial de la unión de una cinta de grafeno dopado y grafeno superconductor. El Grafeno está dopado con metales de transición (Oro, Níquel y Cobalto) y se consideran los bordes Zigzag y Armchair para la nanocinta. Se considera el modelo tight-binding para el grafeno dopado en las configuraciones Top y Hollow, mientras que para el grafeno superconductor se utiliza el modelo BCS con el Hamiltoniano de Bogoliubov-de-Gennes. Los cálculos numéricos de la conductancia diferencial fueron hechos en Kwant, un paquete de Python para realizar cálculos de transporte cuántico. Como resultado, se obtuvieron múltiple picos en la conductancia a valores de energía proporcionales a ∆. Estos nuevos picos corresponden a las reflexiones de Andreev, el cual es el proceso responsable de la creación de los pares de Cooper en la interfaz entre el grafeno dopado y el contacto superconductor. Finalmente se obtuvieron dos tipos cintas de grafeno dopado/superconductor: una con cero corriente en los valores dentro de la brecha prohibida, y otras con una super corriente finita dentro de la brecha, incluso cuando no hay portadores de carga. Como consecuencia, se puede utilizar este tipo de sistemas de grafeno dopado superconductor en diferentes aplicaciones de electrónica cuántica.