А.Н. Матвеев - Атомная физика (1121290), страница 101
Текст из файла (страница 101)
Поэтому при росте по- стационарным эффектом Джозефсо1 енциала на контакте от нуля никако на, а второй-нестационарны м .70 С верхпроводим ость 377Ясно, что эти явления отличаются ронами течет постоянный сверхпроот тех, которые наблю дали Л. Эсаки водящий ток.
В этом состоит стациои А. Джайевер, хотя они также осу нарный эффект Джозефсона.щ ествляются посредством прохождеНестационарный эффект Джозефния электронов через туннельный кон сона объясняется биениями, возникаютакт. Различие заключается в том, щими при интерференции взаимно кочтогерентных волн с близкими частотами.При прохождении контакта, на коэффекты Джозефсона обусловливаются туннелированием сверхпроводя торый наложена разность потенциащих электронных пар, а в опытах лов U, энергия куперовской пары изЭсаки и Джайевера наблю далось тун меняется на 2eU и, следовательно, надругой стороне контакта происходитнелирование одиночных электронов.Как было отмечено выше, важней интерференция двух взаимно когерентшей особенностью состояния движе ных волн, частоты которых отличания сверхпроводящих электронных пар ются на Аса = leU /h.
При интерференявляется наличие фазовой когерент ции возникают биения амплитудыности. К ром е того, сверхпроводящие суммарной волны с частотой Аса, коэлектронные пары являются Бозе-час- торые означаю т, что через контакттицами и, следовательно, в их движе протекает переменный ток. Таким обнии должны наблю даться явления, разом, через контакт, находящийсяаналогичные явлениям интерферен под напряжением U, протекает переции взаимно когерентных волн в оп менный сверхпроводящий ток частотике. Этими двумя обстоятельствами ты Аса = 2eU/H. В этом состоит неи обусловливаются эффекты Джозеф стационарный эффект Джозефсона.Заметим, что напряжению U = 1 мкВсона.При наличии сверхпроводящего соответствует частота v = Дсо/(2я) =тока по обе стороны контакта в сверх = 483,6 МГц.проводящем проводнике существуютДля осуществления эффектов Д ж овзаимно когерентные волны куперов- зефсона не обязательно создавать конских пар с одинаковой частотой со =такт из диэлектрика.
Аналогичный= E/h. Ясно, что при туннелировании эффект наблюдается, когда проводчерез контакт энергия, а следователь ники соединены тонкой перемычкойно, и частота куперовской пары не (мостиком или контактом) или тонизменяются, изменяется лишь фаза. ким слоем м еталла в нормальномП оэтомусостоянии или полупроводника. Т апрошедшая через кон i акт волна ин кие связи между сверхпроводникамитерферирует с волной на другой сто называю тся слабыми. Сверхпроводроне контакта.
Сила тока, прошедше ники вместе со слабыми связями межго через контакт, зависит от разности ду ними называю тся слабосвязаннымисверхпроводниками.фаз.В наиболее благоприятных услоПеременный ток на контакте извиях интерференции ток достигает лучает фотоны с энергией /гДсо = 2eU,максимального значения, которое оп которые можно детектировать. Слеределяется свойствами контакта и в довательно, можно с большой точпервую очередь его толщиной. Таким ностью изучить зависимость частотыобразом, через контакт при нулевой излучения от разности потенциалов иразности потенциалов между его сто вычислить с той же точностью зна-3 78 1 3. Э лектронны е свойства твердых телcp^niа)б)т*а145Слабосвязанный сверхпроводник как квантовый интерферометрчение е/Н.
Это отношение двух фундаментальных констант таким методомнайдено с больш ой точностью, которая значительно превосходит точностьизмерения другими методами, поскольку частота является точно измеряемой величиной. Имеет место иобратный эффект. При поглощенииизлучения на контакте возникает дополнительная разность потенциалов.Квантовые интерферометры. В строгой теории эффекта Джозефсона показывается, что сила тока, идущегочерез контакт, определяется формулой! = 10 sin <р,(70.8)где / 0-м аксим альны й ток, которыйможет протекать через контакт приотсутствии разности потенциалов между его сторонами; ср- изменение фазыволны сверхпроводящих электронныхпар на контакте. Если сила токав контуре контролируется стороннейЭДС, то ф автоматически подстраивается под силу тока I, а / 0 является в(70.8) постоянной величиной, определяемой свойствами контакта.Рассмотрим сверхпроводящее кольцо, включенное в цепь, по которойпротекает ток I (рис.
145, а). Ток протекает через слабые связи без приложения внешнего напряжения на нихпри условии 1 < 2 1 0, где / 0-м а к с и мальный ток, который может проитичерез каждый контакт в отсутствиевнешнего напряжения. Разность фаз,возникающая на контакте, обозначена ф. Слабые связи предполагаютсяидентичными. Угол ф связан с токомI соотношением7 = 270sincp.(70.9)Если площадь, ограниченная внутренней поверхностью кольцевого контура, начинает пронизываться магнитным потоком Ф [ср.
рис. 140 и формулу (70.4)], то в контуре возникаетиндуцированный сверхпроводящий ток/ с, а на контактах-дополнительнаяразность фаз 8, имею щ ая разные знаки на контактах, потому что ток / с водном контакте совпадает по направлению с током 1/2 через контакт, а вдругом контакте имеет противоположное направление (рис. 145,6). Д ополнительная разность фаз 8 определяется соотношением (70.8), записаннымдля каждого из контактов:1/2 + Ic = 70sin (ф + 8Х(70.10)1/2 - / с = 1о sin(tp - 8).Волны электронных сверхпроводящихпар теперь при соединении интерферируют с разностью фаз 28.
Полныйток I, протекающий через систему, сучетом интерференции равенI = 70sin(cp + 8) + 70sin(cp —8) == 270sincpcos8.(70.11)Условие (70.4) фазовой когерентностисверхпроводящего тока в кольце сучетом разности фраз 28, возникающейна контактах, принимает вид[m/(Ncqfi]] £jc•dr + (2q/Fi)§A- dr + 28 = 2nn.LL(70.12)По тем же причинам, что и в выводеуравнения (70.6) из (70.4), убеждаемся, что первый интеграл слева в<) 70 С верхпроводим ость 379(70.12) равен нулю, а само равенство сучетом (70.6) принимает вид(2 ф ) Ф + 25 = 2пп,(70.13)5 = я (л + Ф/Ф0),(70.14)было не повышение критической тем пературы примерно на 10 К после13 лет безуспешных попыток повысить ее хотя бы на 1 К, а открытиеновых сверхпроводниковых м атериагде квант магнитного потока Ф0 опре лов, относящихся к керамикам.
Исследование керамических материаловделен в (70.7).Ф ормула (70.11) учитывает интер позволило Р. Чу уже через полгодаференцию не посредством суперпози открыть сверхпроводимость оксидации волн, а непосредственно в виде иттрия, бария и меди с критическойсложения интенсивностей (т. е. сил то температурой выше 90 К. Это означаков) с учетом соответствующих раз ло возможность крупномасштабныхностей фаз.
П оэтому I в этой фор технологических применений сверхмуле должна быть положительной и, проводимости выше точки кипенияпоскольку ограничений на 8 никаких азота (77 К), когда эти применениянет, вместо cos 8 в ней надо писать становятся экономически оправданными.
После этого в область исследо| cos 81. Учитывая, чтований высокотемпературной сверхпро| cos (nr, + 71ф/ф0) I = ICOS [я IФ|/Ф0] I,водимости устремилось больш ое чис(70.15) ло исследователей во всех странах.запишем окончательно формулу (70.11) В 1987 г. в периодических журналахбыло опубликовано свыше 1000 работв видепо этим вопросам, проведено несколь/ —/ 0 sin ф | cos [ti |Ф|/Ф0] | .(70.16) ко конференций, много совещаний иПри увеличении магнитного потока т .д . Осенью 1987 г. Беднорзу и М ю л| Ф | ток, протекающий через слабо леру за открытие высокотемпературсвязанный сверхпроводник указанно ной сверхпроводимости была присужго типа, испытывает колебания с пе дена Нобелевская премия по физике.риодом кванта магнитного потока.В работах 1987 г.
были установлеЭто позволяет использовать такие ны важные экспериментальные факустройства (сквиды) для чрезвычайно ты: высокотемпературная сверхпроточного измерения слабых магнит водимость свойственна материалам сных полей (до 10“ 18 Тл), малых токов содержанием меди; она обусловлена(до 10“ 10 А), малых напряжений (до спаренными носителями зарядов (дыр10“ 15 В). Слабосвязанные сверхпро ками); она очень чувствительна к соводники используются также в ка держанию кислорода в материалах ичестве быстродействующих элемен не допускает замещения меди другимтов логических устройств ЭВМ, де элементом; исследования изотопичестекторов СВЧ, в усилителях и других кого эффекта ставят под вопрос фоэлектронных приборах.нонный механизм спаривания.В течение 1988 г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
