en en en fi en en fi en en zh fi fi en fi en en en fi en fi en en zh en en en ru fi eo en en fi jbo en en es ru fi en en en fi jbo en en es en fi en fi en it en fi en fi en id en en en en en en en en en en en en pl en uk it war hbs_lat jbo war en es fi fi jbo fi en es es fi jbo es en es fi en es fi fi jbo fi fi jbo fi en es en en en en jbo fi ca en fi en et en it en en en en en ko id de en en sl en en en en fi en en en en en en en en fi en en fi fi en en en en en en en en en en en en en en en fa en en en en fi en en en en en en en en en en en en en en
JYX - Electron-phonon interaction in flat-band superconductivity (full record)
University of Jyväskylä | JYX Digital Repository
English  | Give feedback |
JavaScript is disabled for your browser. Some features of this site may not work without it.
Parhaiten tunnettu suprajohtavuuden syntymekanismi perustuu fononien välittämään vetovoimaan elektronien välillä. Tässä tutkielmassa tutkin fononien välittämää suprajohtavuutta systeemeissä, jossa elektronivyöt ovat tasomaisia. Tasovyöllä elektronien dispersio on erittäin heikko, jolloin tilatiheys on tavanomaista suurempi. Tämän takia suprajohtavuus tasovyöllä on tavanomaista voimakkaampi silloin kun elektronien välinen vetovoima on heikko.  Eliashbergin teoria on elektroni–fononi-suprajohtavuuden teoria, joka ottaa luonnollisella tavalla fononien äärellisen nopeuden huomioon elektronien välisessä vuorovaikutuksessa. Pohjustuksena tasovyösuprajohtavuuteen perehdyn Eliashbergin teoriaan ensin Fermi-pinnalla. Tarkastelen myös Coulombin vuorovaikutuksen sekä fononispektrin vaikutusta Fermi-pinnan suprajohtavuuteen. Ratkon Eliashbergin teorian integraaliyhtälöryhmää eri tapauksissa numeerisesti.  Tutkielmassa sovellan Eliashbergin teoriaa tasovyömallille ja johdan uusia tuloksia tässä mallissa. Redusoimalla Eliashbergin teorian staattisen vuorovaikutuksen rajalle saan selville tasovyön BCS-vuorovaikutusparametrin mikroskooppisten suureiden avulla ilmaistuna. Huomaan kriittisen lämpötilan olevan heikolla kytkennällä kytkinvakion suhteen lineaarinen, mikä vastaa aiempaa BCS-teorian ennustetta. Tämä lineaarisuus säilyy myös äärellisen litteillä dispersioilla. Tarkastelen myös tasovyöllä fononispektrin ja Coulombin vuorovaikutuksen vaikutusta suprajohtavuuteen.  Konkreettisena esimerkkinä tasovyösysteemistä tutkin romboedrisen grafiitin pintatiloja. Romboedrisen grafiitin elektronista rakennetta tarkastelen matalan energian rajalla ja esittelen pintatilojen matemaattisen johdon. Muotoilen Eliashbergin teorian itsekonsistenssiyhtälöt romboedriselle grafiitille matriisimuodossa, mikä on myös uusi tulos.
The best-known mechanism for superconductivity is the phonon-mediated attractive interaction between electrons. In this thesis, I study phonon-mediated superconductivity in systems containing flat electronic bands. In the flat band, the electronic dispersion is very weak, which corresponds to a high density of states. For this reason, superconductivity in the flat band is stronger than in the Fermi surface when the attractive interaction is weak.  The Eliashberg theory is a rigorous theoretical framework of electron-phonon superconductivity, which takes naturally into account the finite speed of the phonons in the interaction between the electrons. As a preparation for the study of the flat band superconductivity, I review the Eliashberg theory for the Fermi surface. I also consider the effects of the Coulomb interaction and of different phonon spectra to superconductivity in the Fermi surface. I solve the self-consistency equations of the Eliashberg theory numerically.  I apply the Eliashberg theory to a flat band model, in which I obtain novel results. By reducing the Eliashberg theory to a limit of a static interaction, I find the flat-band BCS interaction constant in terms of microscopic parameters. I also find the critical temperature to be linear with respect to the interaction constant, which agrees with the earlier results based on the BCS theory. I examine the effects of the different phonon spectra and the Coulomb interaction on superconductivity also in the flat band.  As a concrete example of a flat band system I study the surface states of rhombohedral graphite. I present the electronic structure of rhombohedral graphite within the lowenergy approximation and contruct the surface states. I obtain some new results by formulating the self-consistency equations of the Eliashberg theory for the rhombohedral graphite in an matrix form.
1 verkkoaineisto (71 sivua)
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Electron-phonon interaction in flat-band superconductivity
Files in this item
This item appears in the following Collection(s)
Pro gradu -tutkielmat [24081]
Show simple item record
Showing items with similar title or keywords.
Application of time-dependent many-body perturbation theory to excitation spectra of selected finite model systems
Säkkinen, Niko (University of Jyväskylä, 2016)
In this thesis, an approximate method introduced to solve time-dependent many-body problems  known as time-dependent many-body perturbation theory is studied. Many-body perturbation theory  for interacting electrons and ...
Competition of electron-phonon mediated superconductivity and Stoner magnetism on a flat band
Ojajärvi, Risto; Hyart, Timo; Silaev, Mikhail; Heikkilä, Tero (American Physical Society, 2018)
The effective attractive interaction between electrons, mediated by electron-phonon coupling, is a well-established mechanism of conventional superconductivity. In metals exhibiting a Fermi surface, the critical temperature ...
Flat-band superconductivity in periodically strained graphene : mean-field and Berezinskii–Kosterlitz–Thouless transition
Peltonen, Teemu Juhani; Heikkilä, Tero T. (Institute of physics, 2020)
In the search of high-temperature superconductivity one option is to focus on increasing the density of electronic states. Here we study both the normal and s-wave superconducting state properties of periodically strained ...
Flat-band superconductivity in strained Dirac materials
Kauppila, V. J.; Aikebaier, Faluke; Heikkilä, Tero (American Physical Society, 2016)
We consider superconducting properties of a two-dimensional Dirac material such as graphene under strain that produces a flat-band spectrum in the normal state. We show that in the superconducting state, such a model results ...
Graphene phononic crystals fabricated with electron-beam lithography
Koska grafeeni on aito kaksiulotteinen materiaali, sen avulla voidaan tutkia käytännössä teorioiden ennustamaa käyttäytymistä sellaisissa järjestelmissä. Yksi erityisen kiinnostava ilmiö on lämmönjohtavuuden lasku kun ...
Tunes and musical notes
All of JYXCollection listBy Issue DateAuthorsSubjectsPublished inDepartmentDiscipline
How to publish in JYX?
Publish Your Thesis Online
Open Science at the JYU
Unless otherwise specified, publicly available JYX metadata (excluding abstracts) may be freely reused under the CC0 waiver.