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Florian Loder

• This work contains a thorough study of the magnetic flux periodicity of loops of conventional and unconventional, especially d-wave, superconductors. Although already in 1961, several independent works showed that the flux period of a conventional superconducting loop is the superconducting flux quantum hc/2e, this question has never been investigated deeply for unconventional superconductors. And indeed, we show here that d-wave superconducting loops show a basic flux period of the normal flux quantum hc/e, a property originating from the nodal quasi-particle states. This doubling of the flux periodicity is best visible in the persistent current circulating in the loop, and it affects other properties of the superconductor such as the periodicity of d-wave Josephson junctions. In the second part of this work, the theory of electron pairing with finite center-of-mass momentum, necessary for the description of superconducting loops, is extended to systems in zero magnetic field. We showThis work contains a thorough study of the magnetic flux periodicity of loops of conventional and unconventional, especially d-wave, superconductors. Although already in 1961, several independent works showed that the flux period of a conventional superconducting loop is the superconducting flux quantum hc/2e, this question has never been investigated deeply for unconventional superconductors. And indeed, we show here that d-wave superconducting loops show a basic flux period of the normal flux quantum hc/e, a property originating from the nodal quasi-particle states. This doubling of the flux periodicity is best visible in the persistent current circulating in the loop, and it affects other properties of the superconductor such as the periodicity of d-wave Josephson junctions. In the second part of this work, the theory of electron pairing with finite center-of-mass momentum, necessary for the description of superconducting loops, is extended to systems in zero magnetic field. We show that even in the field free case, an unconventional pairing symmetry can lead to a superconducting ground state with finite-momentum electron pairs. Such a state has an inhomogeneous charge density and therefore is a basis for the description of coexistence of superconductivity and stripe order.…
• Diese Arbeit bietet eine detaillierte Untersuchung der magnetischen Fluss-Periodizität von konventionellen und unkonventionellen supraleitenden Ringen, im Speziellen von d-Wellen Supraleitern. Obwohl die Theorie der Fluss-Periodizität von konventionellen Supraleitern bereits 1961 etabliert wurde, fehlte bisher eine genauere Untersuchung der Periodizität von unkonventionellen Supraleitern. Wir zeigen hier, dass in der Tat die Knoten-Zustände in d-Welle Supraleitern zu einer Verdoppelung der Fluss-Periode vom supraleitenden Flussquant hc/2e zum normalleitenden Flussquant hc/e führen. Dieser Effekt ist am deutlichsten sichtbar für den persistenten Suprastrom im Ring, beeinflusst aber auch andere Eigenschaften wie die Periodizität von Josephson Kontakten. Im zweiten Teil der Arbeit wird die Theorie der Elektonpaarung mit endlichem Schwerpunktsimpuls, wie sie zur Beschreibung von supraleitenden Ringen nötig ist, erweitert auf Situationen ohne externes Magnetfeld. Es wird gezeigt, dass eineDiese Arbeit bietet eine detaillierte Untersuchung der magnetischen Fluss-Periodizität von konventionellen und unkonventionellen supraleitenden Ringen, im Speziellen von d-Wellen Supraleitern. Obwohl die Theorie der Fluss-Periodizität von konventionellen Supraleitern bereits 1961 etabliert wurde, fehlte bisher eine genauere Untersuchung der Periodizität von unkonventionellen Supraleitern. Wir zeigen hier, dass in der Tat die Knoten-Zustände in d-Welle Supraleitern zu einer Verdoppelung der Fluss-Periode vom supraleitenden Flussquant hc/2e zum normalleitenden Flussquant hc/e führen. Dieser Effekt ist am deutlichsten sichtbar für den persistenten Suprastrom im Ring, beeinflusst aber auch andere Eigenschaften wie die Periodizität von Josephson Kontakten. Im zweiten Teil der Arbeit wird die Theorie der Elektonpaarung mit endlichem Schwerpunktsimpuls, wie sie zur Beschreibung von supraleitenden Ringen nötig ist, erweitert auf Situationen ohne externes Magnetfeld. Es wird gezeigt, dass eine unkonventionelle Paarungssymmetrie sogar im feldfreien Fall einen supraleitenden Grundzustand mit Elektronpaaren mit endlichem Schwerpunktsimpuls ermöglicht. Da dieser Zustand eine inhomogene Ladungsverteilung aufweist, eignet er sich besonders als Modell für die Koexistenz von Supraleitung und Streifenordung.…