В.В. Шмидт - Введение в физику сверхпроводников (1119327), страница 61
Текст из файла (страница 61)
Тепловой поток направлен перпендикулярно переходу вдоль оси у, а магнитное поле †вдо оси з. Для распределенного вдоль оси х перехода тоже нетрудно начертить эквивалентную схему (рис.62.2, а). Здесь У, †э суммарная индуктивность обеих сверхпроводящих обкладок перехода, приходящаяся на единицу их площади, 1 — ток, текущий в направлении оси х в полосе единичной ширины. Подобно тому, как от эквивалентной схемы рис. 62.1, б мы перешли к схеме 62.1, е, здесь тоже можно от схемы 62.2, а перейти к эквивалентной схеме, изображенной на рис. 62.2, б, которая представляет собой эквивалентную схему протяженного джозефсоновского перехода с однородной температурой (т.
е. без теплового потока), но с однородно введенным в него током от внешнего источника с плотностью 7„, = Ег/Л . Здесь А„— сопротивление нормальной прослойки, приходящееся на единицу ее площади. Поведение такого объекта во внешнем магнитном поле, параллельном оси у, нам хорошо известно (см. 224). Поэтому сразу можно предсказать [188], что критическая разность температур ЬТ„при которой появляется напряжение на переходе, будет немонотонно зависеть от магнитного поля. В идеальном случае должна была бы наблюдаться такая зависимость (см.
(24.23)): ГЛ. ЧН. НЕРАВНОВЕСНЫЕ ЭФФЕКТЫ 376 Ь эх/2 Ь дх/2 а) Рис. 62.2. а) Эквивалентная схема протяженного джозефсоновского ЯИ5-перехода, через который идет поток тепла; б) другой вид эквивалентной схемы того же перехода (источник термо-ЭДС Ет заменен равномерно распределенным током 7,). 1„, мкА Р„отн. ед.
150 1.5 100 1.0 50 0.5 — 2 — 1 0 1 2 В„мГс Рис. 62.3. Результат эксперимента [189] по изучению магнитнотермозлектрнческого эффекта в джозефсоновском переходе типа Я%Я. ное напряжение перехода $", было около 10 1з В. Напряжение на переходе измерялось с помощью ВЧ-сквида. Разность температур двух сторон нормального слоя /эТ была, очевидно, пропорциональна установившемуся тепловому потоку через переход, т.е. выделяющейся из нагревателя мощности.
Критической разности температур ЬТ, соответствовала критическая мощность нагревателя Р,. На рис. 62.3 показан результат измерения критической мощности Р, в зависимости от внешнего магнитного поля, нало- 162. ВихРи и теРмОэлектРические эФФекты 377 женного на переход параллельно его плоскости (верхняя кривая). Нижняя кривая дает зависимость максимального бездиссипативного тока через тот же переход от внешнего магнитного поля, когда все части перехода имеют одну и ту же температуру. Если подобрать масштаб Р, или 1„„„так, чтобы эти два графика совпали хотя бы в одной точке, то окажется, что они совпадут и во всех остальных точках.
Этим доказывается справедливость приведенных выше соображений. Итак, сформулируем основные результаты. Напряжение термоэлектрического происхождения появляется на джозефсоновском ЯД7Я-переходе начиная с некоторого порогового значения потока тепла через переход. Такое критическое значение потока тепла есть немонотонная функция магнитного поля. Это — тепловой аналог стационарного эффекта Джозефсона. Появление термоэлектрического напряжения на переходе сопровождается возникновением джозефсоновской генерации с частотой, определяемой соотношением (62.7), что служит проявлением теплового аналога нестационарного эффекта Джозефсона.
62.3'. Термоэлектрические эффекты в смешанном состоянии сверхпроводников П рода со слабым пиннингом. Исследования термоэлектрических явлений в высокотемпературных сверхпроводниках в начале 90-х годов привели к обнаружению в ВТСП-кристаллах как продольных (Зеебека и Пельтье) так и поперечных (Нернста и Эттинсгаузена) термоэлектрических эффектов [190, 191, 192, 193, 194]. Отсылая читателя за разьяснениями природы других эффектов к работам [192, 195, 196], остановимся здесь на обсуждении эффекта Зеебека в смешанном состоянии сверхпроводников П рода со слабым пиннингом.
Этот эффект полностью аналогичен [197] появлению термоэлектрического напряжения в протяженных джозефсоновских контактах в магнитном поле, рассмотренного в предыдущем разделе. В присутствии противотоков нормальной и сверхтекучей компонент, вызванных потоком тепла (рис. 62.4) возникает взаимодействие между абрикосовскими вихрями и сверхпроводящим током (см. ГЛ.
Ъ'Н. НЕРАВНОВЕСНЫЕ ЭФФЕКТЫ 378 8 40). Н Вихри приходят в движение 1что сопровождается возникновением напряжения), когда сверхпроводяший ток, индуцированный тепловым потоком, превышает критический ток пиннинга Х,. Ов Рис. б2.4. Схематическое изображение возникновения движения вихрей под действием градиента температуры в сверхпроводнике 11 рода. 1УТ Возникает вопрос: почему эффект Зеебека в сверхпроводниках П рода не был обнаружен до открытия ВТСП? Дело в том, что, как это обсуждалось в 8 42, в обычных сверхпроводниках величина энергетических барьеров пиннинга очень велика по сравнению с 1сВТ, поэтому всюду, кроме узкой окрестности Т„необходимы очень большие токи, чтобы сорвать вихри с центров пиннинга.
В ВТСП характерные значения кВТ(1(о на порядки больше, поэтому крип потока и обратимые магнитные характеристики наблюдаются в этих материалах 1особенно, в семействах на основе В1 и Т1) вплоть до температур, на десятки градусов меньших Т,. Понятно, что в этой области сравнительно небольшие термоэлектрические токи, связанные с разностью температур в несколько градусов на образце, способны вызвать движение вихрей и термоэлектрическое напряжение.
В Важно заметить, что нормальная компонента тока 1„не оказывает влияния на движение вихрей. Дело в том, что индуктивное взаимодействие нормального тока с магнитным потоком несущественно, поскольку полный магнитный поток в измерительной цепи остается постоянным (подробнее см. в работе 1198)). Литература [1] Б с Ь пг16 г Ч. Ч. ТЬе РЬуз1сз оГ Бпрегсопг1псгогз. Е<Ь. Мп!1ег Р., 11зг1поч А. У. Брг1п8ег- Чег1а8, Вег11п- НеЫе1Ьег8, 1997. [2] Минеев В.П., Самохин К.В.
Введение в теорию не- обычной сверхпроводимости. М.: Изд-во МФТИ, 1998. [3] Т1пЬЬат М. 1пггодпсгюп го Бпрегсопс1псИчИу. МсСгаи Н111, Хеи УогЬ, 2пй ег11гюп, 1996. [4] Роуз-Инс А., Родерик Е. Введение в физику сверхпроводимости. М.: Мир, 1972. [5] Липтон Э. Сверхпроводимость. М.: Мир, 1971. [6] Тинкхам М. Введение в сверхпроводимость. М.: Атом- издат, 1980. [7] Де Жен П. Сверхпроводимость металлов и сплавов. М.: Мир, 1968. [8] Тилли Д.Р., Тилли Дж.
Сверхтекучесть и сверхпроводимость. М.: Мир, 1977. [9] Катег11п8Ь Оппез Н. 7еЫеп Согпга., 1911, 122Ь, 124. ЛИТЕРАТУРА 380 [10] КоЬегГв В.Ъг'.,7оитп. РЬуа СЬет. Яе~. Ва1а, 1976, 5, 581. [11) Веачег В.Б., Лг., Ра1гЬап1с ЪЧ. М.
РЬуа Вес. Ьегг., 1961, 7, 43. [12] Во11 Н., Х а Ь апет М. РЬув. Лею. Ьегг., 1961, 7, 51. [13] 3озерЬзоп В.В. РЬув. Ьегг., 1962, 1, 251. [14] Янсон И.К., Свистунов В.М., Дмитренко И. М. ЖЭТФ, 1965, 48, 976. [15] Ме1ззпег ЪЧ., 001гзепге1о Н. №гитаавв., 1933, 21, 787. [16] Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М.
Электродинамика сплошных сред. Мс Наука, 1972. [17] Мешковский А.Г., Шальников А.И. ЖЭТФ, 1947, 17, 851. [18] Мешковский А.Г. ЖЭТФ, 1949, 19, 55. [19] Войшег А., Еввшапп Ч., Тга й Ь1е Н. РЬув. йайи оойй, 1972, (а) 13, 471. [20) Ведпогз 1.С., Мп11ег К.А. 2. РЬув., 1986, 64, 189. [21! Ьопйоп Р., Ьопг1оп Н. Ртос. Воу. Яос., 1935, А149, 71. [22] Р1ррагг1 А.В. Ртос. Воу. Яос., 1953, А216, 547. [23] ХеюЬопве Ъ'.Ь., Вгешег Я.ЪЧ., Едюагйв Н.Н. Ртос.
1ЯЕ, 1960, 48, 1395. [24) Лихарев К.К., Ульрих Б.Т. Системы с джозефсоновскими контактами. Основы теории. Мл Изд-во МГУ, 1978. [25] Чап Впзег Т., Тпгпег С.ЪЧ. Гппс1р1ез о18прегсопг1псг1че Веч1сез апй С1гсшГз. Е1вег1ег, Меч гогЬ, 1981. ЛИТЕРАТУРА 381 [26] С! ФГ1ешап Л.1., НовепЬ1пш В. Ргос. 1ЕЕЕ, 1964, 52, 1138. [27) Гинзбург В.Л., Ландау Л.Д. ЖЭТФ, 1950, 20, 1064. [28] Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. 3-е изд., доп., М.: Наука, 1976, ч.1. [29] Лихарев К.К., Якобсон Л.А.
ЖТФ, 1975, 45, 1503. [30] 1ЛепгвсЬег С., Ое Сенцев Р.С. Япрегсопг1псг1ч1гу. Ед. РагЬв Н, 1Л. Магсе1 1ЛеяЛгег, 1пс., Хею Уог1г, 1969, ч. 2, 1005. [31] 1чапоч Е.О., Кирг1уапоч М.Уп., 1 |ЙЬагеч К.К., Яп181геч О.'Ч. Лоигиа1 Ые Рйущие, 1978, С вЂ” 6, 556. [32) Напвег Л.Л., ТЬепегег Н.С. Рйув. 1егг.,1965, 14,270. [33] Заварицкий Н.В. ДАН СССР, 1951, 78, 665. [34) Паташинский А.З., Покровский В.Л. Флуктуационная теория фазовых переходов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
