Теплоемкость электронная в сверхпроводниках

Вклад теплоемкости электронов в теплоемкость металла меньше вклада решетки аТ . На фиг. 10.1 сравниваются теплоемкости нормального металла и сверхпроводника, показанные двумя кривыми. Для нормального металла теплоемкость [c.302]

Теория возмущений. Как упоминалось в разделе 2, в модели с энергетической щелью предполагается, что отличие сверхпроводящей фазы от нормальной состоит лишь в том, что для возбуждения электрона в сверхпроводящей фазе требуется дополнительная энергия е. Другими словами, возбужденные электроны в сверхпроводящей фазе предполагаются сходными с возбужденными электронами в нормальной фазе. Мы упоминали уже, что эта модель удовлетворительно объясняет температурный ход теплоемкости, теплопроводности и электропроводности, определяемой по измерениям толщины скин-слоя на микроволновых частотах, а также вязкости электронного газа, измеряемой по поглощению ультразвуковых волн. Ниже будет показано, что эта модель объясняет также и диамагнитные свойства сверхпроводников и приводит к феноменологической теории, очень сходной с теорией Пиппарда (см. п. 18). [c.709]

Простейший тип поведения теплопроводности имеет место у чистых сверхпроводников I рода, у которых фононная теплопроводность может быть пренебрежимо мала до температур значительно ниже температуры перехода Тс. Если температура перехода Тс меньше температуры, при которой теплопроводность имеет максимум, то металл становится сверхпроводящим при такой температуре, когда средняя длина свободного пробега электронов в нормальном состоянии почти полностью ограничивается рассеянием на дефектах и, таким образом, не зависит от температуры. Если предположить, что в сверхпроводящем состоянии средняя длина свободного пробега эффективных электронов остается такой же, как в нормальном состоянии ), и что скорость этих электронов не меняется, то отношение теплопроводностей сверхпроводящего и нормального состояний должно быть равно отношению соответствующих теплоемкостей. Выражение для электронной теплоемкости сверхпроводника, даваемое в теории Бардина—Купера— Шриффера (БКШ) [14], является довольно сложным, однако при Т < 0,47 с оно приводит к экспоненциальной температурной зависимости тепло- [c.246]

Последним из фундаментальных свойств, которое мы здесь упомянем, является поведение теплоемкости при низких температурах. В первой части мы приводили построение (рис. 2.6), позволяющее отделить электронную теплоемкость от решеточной. Таким образом можно узнать коэффициент в законе Дебая С=В7 для решеточной (фононной) теплоемкости. Предполагая, что решеточная теплоемкость не меняется при переходе в сверхпроводящее состояние, можно определить электронную теплоемкость сверхпроводника, вычитая ВГ из полной теплоемкости. В результате таких измерений оказалось, что электронная теплоемкость сверхпроводника при температурах, существенно меньших Т , зависит от температуры по экспоненциальному закону [138] [c.274]

Как отметил Н. В. Заварицкий, попытка связывать различие в значениях f, полученных в результате калориметрических измерений и с помощью соотношения (20.1), с характером температурной зависимости теплоемкости решетки несостоятельна, так как последняя не изменяется при переходе металла из нормального в сверхпроводящее состояние. В действительности это различие связано с экспоненциальной зависимостью теплоемкости электронов в сверхпроводнике.—Прим. ред. [c.350]

Теории С. еще не существует вовсе. Все попытки создать ее не увенчались успехом. Повидимому электроны, несущие ток, проходят в сверхпроводнике, не сталкиваясь с атомами. Поэтому с наступлением С. электроны повидимому перестают участвовать в теплопроводности. Параллелизм между тепло- и электропроводностью, характерный для металлов (закон Видемана-Франца), исчезает при С. При наступлении С. не меняется ни теплоемкость ни кристаллич. структура. Вещества, могущие становиться сверхпроводимыми согласно работ Госуд. физико-технич. ин-та, повидимому даже [c.144]

Теплоемкость. Во всех сверхпроводниках энтропия при охлал дении ниже Тс уменьшается. Результаты экспериментов с А1 представлены на рис. 12.9. Уменьшение энтропии при переходе из нормального состояния в сверхпроводящее показывает, что сверхпроводящее состояние является более упорядоченным, чем нормальное, так как энтропия является мерой раз-упорядочения системы. Большинство электронов, термически возбужденных в нормальном состоянии, упорядочивается при переходе в сверхпроводящее состояние. Изменение энтропии при этом невелико. Для алюминия эта величина составляет 10" Ав на атом. [c.429]

Иногда путем добавки небольшого количества легирующего-элемента можно превратить металл из сверхпроводника I рода в сверхпроводник II рода. Например (см. рис. 12.6в), добавление двух весовых процентов индия в свинец превращает свинец, из сверхпроводника I рода в сверхпроводник II рода, хотя температура перехода меняется при этом совсем незначительно. При этом превращении нет оснований ожидать ни изменения ширины энергетической щели, ни скачка теплоемкости при температуре перехода. Такое количество легирующего элемента не изменяет коренным образом электронную структуру свинца как сверхпроводника, но его поведение в магнитном поле радикально меняется. Теория сверхпроводников II рода была разработана Гинзбургом, Ландау, Абрикосовым и Горьковым. Позднее Кунцлер с сотрудниками обнаружил, что проволока из НЬзЗп может пропускать значительный сверхпроводящий ток в полях,, достигающих 100 кГс. [c.454]

Исключая случай очень низких температур, когда решеточная теплоемкость пропорциональна Р, электронную часть теплоемкости твердого тела не удается измерить обычными калориметрическими методами. При низких же температурах линейный член доминирует и ошибка при вычитании вклада решетки оказывается не слишком большой. При более высоких температурах решеточная часть теплоемкости быстро возрастает до значения Л/х, где N равно числу степеней свободы решетки, в то время как электронная часть по-прежнему возрастает почти линейно вплоть до температур, намного превышающих комнатные (хТгоош/ о—1/80). Другой метод измерения электронной теплоемкости, применимый к сверхпроводникам, состоит в измерении величины порогового поля, т. е. напряженности магнитного поля, как раз необходимой для разрушения сверхпроводимости. Это поле можно связать теоретически с величиной электронной теплоемкости. [c.87]

Электроны проводимости в сверхпроводнике и нормальном металле, находящихся в близком контакте, т. е. разделенных только тонким слоем диэлектрика ), могут находиться в термодинамическом равновесии друг с другом. При этом электроны могут проходить через слой диэлектрика благодаря квантовомеханическому туннелированию. При термодинамическом равновесии из одного металла в другой переходит достаточное число электронов, чтобы химические потенциалы электронов в обоих металлах были одинаковыми ). Когда оба металла находятся в нормальном состоянии, приложенное напряжение повышает химический потенциал одного металла по сравнению с другим и через слой диэлектрика туннелирует еще некоторое число электронов. Такие туннельные токи , наблюдаемые при контакте нормальных металлов, подчиняются закону Ома. Однако, когда один из металлов является сверхпроводником и находится при температуре значительно ниже критической, ток не наблюдается до тех пор, пока потенциал V не достигнет порогового значения eV = А (фиг. 34.7). Значение А хорошо согласуется со значением, которое получается из низкотемпературных измерений теплоемкости. Это подтверждает представление о существовании энергетической щели в плотности одноэлектронных уровней сверхпроводника. При приближении температуры к Гс пороговое напряжение уменьшается ), что указывает на уменьшение энергетической щели при повышении температуры. [c.349]

Точные калориметрические измерения в гелиевой области температур начались в 1930 г., когда был создан весьма чувствительный термометр из фосфористой бронзы. Вскоре же был открыт скачок теплоемкости у сверхпроводников и затем обнаружена электронная теплоемкость в металлах, поведение которой, как было установлено, соответствует теоретическим предсказаниям. Продолжала развиваться п теория теплоемкости для некоторых элементов была детально разработана теория колебаний решетки. Разработка зонной теории твердых тел нриве [а к дальнейшему усовершенствованию теории электронной теплоемкости. [c.315]

В этом разделе мы обсудим сначала результаты экспериментального определения теплоемкостей различных сверхпроводников. Мы увидим,что характер температурной зависимости электронной теплоемкости коренным образом изменяется при переходе металла из нормального состояния в сверхироводя-01,00. Это ясно указывает на фундаментальное изменение характера энергетического распределения электронов при переходе металла из одного состояния в другое. [c.631]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...