Плотность состояний для сверхпроводящего электронного

Из рис. 16.6.2 следует, что зависимость Ig от 1/Г —прямая линия с отрицательным угловым коэффициентом. Это наводит на мысль о существовании активационной энергии, связанной со сверхпроводящими электронами. Наличие энергетической щели в плотности состояний для сверхпроводника является одной из отличительных особенностей теории Бардина — Купера — Шриффера (теории БКШ). Если бы ширина энергетической щели не зависела от температуры, можно было бы ожидать, что ее величина задается произведением величины 2k (k — постоянная Больцмана) на отрицательный угловой коэффициент прямой, выражающей зависимость логарифма от 1/Г. Таким образом, получилось бы, что для сверхпроводящего олова энергетическая щель равна 1,1 10 эв. [c.410]

Рис. 98. Плотность состояний 25(6) для сверхпроводящего электронного газа. Из-за появления энергетической щели состояния нормального проводника переупорядочиваются. Много выше Д плотность состояний

Плотность сверхпроводящих электронов в критической точке Те должна обратиться в нуль, поэтому можно ожидать, что основным слагаемым в разложении а (Г) по степеням Т —Тс должно быть линейное слагаемое. Далее, сверхпроводящее состояние должно обладать энергией, меньшей, чем нормальное при температурах, меньших Тс, и большей, чем нормальное при температурах, больших Тс- Таким образом, коэффициент пропорциональности между а Т) к Т — Те должен быть положительным. Кроме того, мы полагаем, что слагаемое нулевого порядка в разложении 6 по Т — Те отлично от нуля.Следовательно,для температур, очень близких к Тс, [c.589]

Ф. Лондон и Г. Лондон первыми количественно исследовали тот фундаментальный факт, что магнитное поле не имеет возможности проникнуть в глубь металла, находящегося в сверхпроводящем состоянии [4, 13, 14]. В своем рассмотрении они основывались на двухжидкостной модели Гортера и Казимира ). Мы воспользуемся только одним важным положением этой модели, а именно тем, что в сверхпроводнике при температуре Т <С. Т только часть электронов проводимости [доля которых составляет Т)1п может участвовать в переносе сверхпроводящего тока. Величина (Т) носит название концентрации сверхпроводящих электронов. Она приближается к полной концентрации электронов проводимости п, когда Т значительно меньше Тс, но падает до нуля, когда Т стремится к Г с- При этом предполагается, что остальные электроны образуют нормальную жидкость с плотностью п — 8, которая не может переносить ток без нормальной диссипации. Считается, что нормальный и сверхпроводящий токи текут как бы по параллельным цепям. [c.351]

В предыдущем рассмотрении существенным является предположение о наличии дальнего порядка в сверхпроводниках, что препятствует быстрому изменению Параметра ю на расстояниях, малых по сравнению с 10 см. Говоря качественно, это означает, что плотность электронов (и соответственно волновая функция сверхпроводящего состояния) также должна медленно [c.646]

Сверхпроводимость — квантовое явление, возникающее вследствие Бозе-конденсации пар электронов проводимости. Двумя важнейшими макроскопическими признаками возникновения сверхпроводящего состояния являются 1) отсутствие сопротивления протекающему постоянному электрическому току при температуре ниже некоторой критической Тс, 2) выталкивание магнитного поля из объема сверхпроводника (эффект Мейснера). Существуют критическое магнитное поле Не и критическая плотность тока j , при превышении которых сверхпроводимость исчезает. Зависимость критической напряженности магнитного поля от температуры с хорошей точностью описывается формулой [c.448]

Нелокальная теория Пиппарда необходима для объяснения того экспериментального факта, что при введении примесей в чистый сверхпроводящий элемент увеличивается глубина проникновения, поскольку в теории Лондонов глубина проникновения зависит только от плотности электронных состояний и эффективной массы. Следует отметить, что в случае образования слабо-легированного сплава последние две величины не должны значительно изменяться. [c.415]

Представим себе сначала два изолированных сверхпроводника, каждый из которых описывается своей сверхпроводящей волновой 4 нкцией, причем функции эти не перекрываются друг с другом (поскольку сверхпроводящая волновая функция должна обращаться в нуль с обращением в нуль электронной плотности). Пусть каждый нз иих находится в собственном состоянии, так что имеет точно опре деленную фазу, и две их сверхпроводящие волновые функции можно записать в виде [c.582]

Для металлов характерны те же эффекты, что и для ПП, но из-за большого затухания Г. эти эффекты становятся заметными при темп-рах ниже 10 К, когда вклад в затухание за счёт колебаний решётки становится незначительным. Распространение упругой волны в металле вызывает движение положит, ионов, и если эл-ны не успевают следовать за ними, то возникают электрич. поля, к-рые, воздействуя на эл-ны, создают электронный ток. В случае продольной волны изменения плотности создают пространств, заряд, к-рый непосредственно генерирует электрич. поля. Для поперечных волн изменения плотности отсутствуют, но смещения положит. ионов вызывают осциллирующие магн. поля, создающие электрич. поле, действующее на эл-ны. Т. о., эл-ны получают энергию от упругой волны и теряют её в процессах столкновения, ответственных за электрич. сопротивление. Эл-ны релаксируют путём столкновений с решёткой положит. ионов (примесями, тепловыми фононами и т. д.), в результате чего часть энергии возвращается обратно к упругой волне, к-рая переносится решёткой положит, ионов. Затухание Г. в металлах пропорц. частоте. Если металл — сверхпроводник, то при темп-ре перехода в сверхпроводящее состояние электронное поглощение резко уменьшается. Это объясняется тем, что с решёткой, а следовательно, и с упругой волной взаимодействуют только эл-ны проводимости, число к-рых уменьшается с понижением темп-ры, а сверхпроводящие эл-ны (объединённые в куперовские пары, см. Сверхпроводимость), число к-рых при этом растёт, в поглощении Г. не участвуют. Разрушение сверхпроводимости внеш. магн. полем приводит [c.123]

Она восходит к старой двухжидкостной модели сверхпроводника. Согласно этой модели, электроны находятся либо в нормальном состоянии, чему отвечают квазичастичные возбуждения последовательной микроскопической теории, либо в сверхпроводящем или конденсированном состоянии. Сверхпроводящие электроны способны переносить незатухающий ток, а нормальные электроны могут переносить, скажем, тепловую энергию. Обозначим с помощью п, долю сверхпроводящих электронов она пропорциональна плотности сверхпроводящих электронов. Доля п, зависит от температуры и падает до нуля при температуре, равной критической. Гинзбург и Ландау построили теорию вблизи критической температуры, т. е. там, где плотность сверхпроводящих электронов настолько мала, что эту величину можно было использовать в качестве параметра разложения. Точнее говоря, онн описывают сверхпроводник с помощью волновой функции ф (г), через которую долю сверхпроводящих электронов можно выразить с помощью соотношения [c.587]

Блафер и Халм [10] обнаружили сверхпроводимость в двойных (Г-фазах, образованных ниобием, молибденом, танталом и вольфрамом с рутением, родием, палладием, рением, осмием, иридием и платиной (аналогичные исследования были проведены на соединениях со струйтурой типа а-марганца). При этом на кривых зависимости критической температуры перехода в сверхпроводящее состояние от электронной концентрации наблюдался максимум при значении концентрации, равном 6,5 (подобно наблюдавшемуся у соединений со структурой Р-вольфрама). Предполагается, что подобное явление связано с максимумом плотности состояний на поверхности Ферми при данном значении электронной концентрации. [c.250]

Например, в случае когда ядра образуют периодическую решетку, зная соответствующие электронные состояния, можно было бы рассчитывать тепловые, оптические и магнитные свойства твердого тела, уравцение состояния, распределение электронной плотности (рис. 1) и энергию сцепления—величины и зависимости, которые можно сравнивать с экспериментальными данными. Если ввести небольшую деформацию решетки, соответствующую наличию фонона, то решение названной задачи позволило бы предсказывать спектр колебаний решетки. Если же учесть и электронные, и фононнъш евойства металла, то можно было бы рассчитать температуру его перехода в сверхпроводящее состояние- Кроме того, хотя мы и оставляем за рамками нашей темы те свойства систем, которые связаны с их возбужденными состояниями (например, теплопередачу), решение той же [c.179]

В этом состоянии величина параметра порядка, а следовательно, энергетической щели и плотности сверхпроводящих электронов всюду одинакова. Однако фаза параметра порядка (или параметра энергетической щели) меняется с координатой, и нменно это изменение приводит к возникновению тока. [c.594]

В свободном виде О.— серебристо-голубоватый металл, решётка гексагональная плотноупакованвая, параметры решётки а = 0,275 и с = 0,432 нм. Плотность О. 22,61 кг/дм , ,л ок. 3030—3040 С, Wok. 5000 °С. Теплота плавления 31,8 кДж/моль, теплота испарения 750 кДж/моль, уд. теплоёмкость Ср = 24,7Дж/(моль-К). Темп-ра Дебая 500 К, темп-ра перехода в сверхпроводящее состояние 0,71 К (при напряжённости маги, поля 0,817 А/м). Работа выхода электрона 4,7 эВ. Коэф. линейного теплового расширения (6,1—6,8) 10 [c.475]

Несомненно, что большинство известных в настоящее время сверхпроводящих материалов относится к жестким сверхпроводникам. Жесткость сверхпроводников связывают с наличием в них нитевидных сверхпроводящих путей. На первый взгляд кажется, что поверхностная энергия, обусловленная наличием в веществе таких нитей, будет увеличивать полную энергию системы и такая конфигурация будет неустойчивой. Однако Абрикосов [60] и Гуд-ман [61] показали, что поверхностная энергия для такого состояния сверхпроводника отрицательна (это обусловлено малой длиной свободного пробега электронов) и потому в действительности система будет устойчивой. Вся основная масса вещества переходит в нормальное состояние при той же напряженности магнитного поля Не, что и мягкие сверхпроводники, но по нитямt H TpH вещества будут протекать сверхпроводящие токи. Вдаможпб, в некоторых случаях эти нити связаны с дислокациями. Окончательное разрушение сверхпроводимости произойдет, когда плотность тока в нитях достигнет такого значения, что магнитное поле Hf, обусловленное этим током, окажется равным критическому значению Не для нити, т. е. Я/ + Яа = Яс, где На — напряженность внешнего магнитного поля. [c.139]

Слабой связи приближение см. Модель почти свободных электронов Сноека эффект 311 Состояние вещества металлическое 56 сверхпроводящее 132 ферромагнитное 123 Состояние квантовомеханическое антисимметричное 57 виртуальное 122 локальное 56, 128 мультиплетность 58 плотность 224, 225 связанное 56, 122 симметричное 57 Спин-орбитальпое взаимодействие 88 Спины 87, 88, 238, 278—280, 302 редкоземельных металлов 238, 253,, 254 электронов 278 [c.327]

Если есть энергетическая щель, то > О, следовательно V > 0. Таким образом, сверхпроводящие токи могут течь со скоростями, меньшими Ус, без потерь заергии на возбуждение перехода электронов из сверхпроводящего состояния в нормальное. Значения плотности критического тока достаточно высоки (см. задачу 12.2). В основном аналогичное доказательство справедливо и для возбуждения пары электронов. [c.451]

Живер [40] обнаружил, что если один из металлов становится сверхпроводящим, то вольт-амперная характеристика превращается из прямой линии (рис. 12.29, а) в кривую, представленную на рис. 12.29,6. Рис. 12.30, а подчеркивает разницу между плотностями электронных состояний в сверхпроводнике и нормальном металле. В сверхпроводнике имеется энергетическая щель, середина которой совпадает с уровнем Ферми. При абсолютном нуле тока нет до тех пор, пока напряжение не станет равным V = Egl2e = Ale. Энергия, равная ширине щели Eg, соответствует распаду электронной пары в сверхпроводящем состоянии и образованию двух электронов или электрона и дырки в нормальном состоянии. Ток появляется тогда, когда eV = Д. При отличных от нуля температурах появляется слабый ток даже при низких напряжениях благодаря электронам в сверхпроводнике, которые перебрасываются через щель за счет теплового возбуждения. [c.453]

НОЙ комбинации (4.31) содержатся члены с различными занченнями числа частиц, то среднее значение оператора 1 з (г ) 1 ) (г) может и не обращаться в нуль. Прн обсуждении сверхпроводимости мы увидим, что в сверхпроводящем основном состоянии число частиц обычно не определено и поэтому среднее значение рассматриваемого произведения операторов по этому состоянию не равно нулю. Таким образом, прн использовании приближения самосогласованного поля в теории сверхпроводимости появляется дополнительный микроскопический параметр <1 з (г)1 з (г)), который играет примерно такую же роль, какую играет электронная плотность в приближении Хартри. В нормальных (т. е. не сверхпроводящих) твердых телах в приближении самосогласованного поля имеются лищь прямые и обменные члены, полученные выще. [c.456]

Поскольку сверхпроводящая волновая функция квадратична по волновой функции электронов, константа — четвертого порядка по величине электронной функции в области туннелирования. Рассмотрение туннелирования нормальных электронов показывает, что туннельный матричный элемент квадратичен по электронным волновым функциям в области барьера. Следовательно, сверхпроводящий туннельный ток квадратичен по туннельному матричному элементу так же, как и туннельный ток обычных электронов. Можно поэтому ожидать, что этот сверхпроводящий ток — ток Джозефеона — сравним с обычным туннельным током между металлами в той же конфигурации. Это заключение не представляется сразу же очевидным, поскольку можно было бы ожидать, что сверхпроводящая волновая функция спадает быстрее, чем электронная плотность. Однако сделанный вывод оказывается довольно близким к истине. Подробные вычисления показывают, что параметр Ji равен тому току, который шел бы через систему, если бы оба сверхпроводника перешли в нормальное состояние, а к переходу было бы приложено напряжение, равное величине А, умноженной на л/2. Постоянный сверхпроводящий ток, задаваемый выражением (5.77), описывает стационарный эффект Докозефсона. [c.583]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...