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2024-11-19 05:32 本頁面
【正文】 在該理論的基礎(chǔ)上誕生了一門新的學(xué)科——超導(dǎo)電子學(xué)。倫敦正是在這個模型的基礎(chǔ)上建立了超導(dǎo)體的電磁理論。是高溫超導(dǎo)體最早走向?qū)嵱没念I(lǐng)域之一。,超導(dǎo)量子干涉儀的工作原理,a,b,即：,也就是，施加的磁場會對超導(dǎo)環(huán)產(chǎn)生一個位相差,第六十八頁，共七十一頁。,超導(dǎo)量子干涉儀（SQUID）是測量微小磁場的精密儀器，其基本原理基于Josephson效應(yīng)。,利用推導(dǎo)Josephson第一方程時相同的步驟，可以得到：,第六十二頁，共七十一頁。,考慮到超導(dǎo)電子對的電荷為2q,由此得到Josephson第一方程,第五十九頁，共七十一頁。,解釋：Feynman推導(dǎo)法,其中,滿足波動方程,波函數(shù),若結(jié)區(qū)很厚，兩側(cè)超導(dǎo)體沒有相互耦合，即,第五十六頁，共七十一頁。,在襯底上沉積一層超導(dǎo)膜，用熱氧化等方法生長很薄一層絕緣膜，再沉積另一層超導(dǎo)膜。,第五十四頁，共七十一頁。 該理論認(rèn)為：電子對能夠以隧道效應(yīng)穿過絕緣層，在勢壘兩邊電壓為零的情況下，將產(chǎn)生直流超導(dǎo)電流。,第五十二頁，共七十一頁。,* 先討論超導(dǎo)態(tài)的態(tài)密度,能隙兩邊的態(tài)密度趨向無窮,根據(jù)BCS理論，假設(shè)能量零點(diǎn)在禁帶中間，可得：,超導(dǎo)態(tài)的態(tài)密度,正常態(tài)的態(tài)密度,第四十九頁，共七十一頁。隧道結(jié)的電流正比于電壓。,第四十五頁，共七十一頁。其核心是： (1) 電子間的相互吸引作用形成的庫柏電子對會導(dǎo)致能隙的存在。 把一個電子對拆散成為兩個正常電子時，至少需要2?的能量。,電子形成費(fèi)米球的分布。 物理圖象：當(dāng)電子1通過晶格時，電子與離子點(diǎn)陣的Coulomb作用使晶格點(diǎn)陣畸變，當(dāng)電子2通過這個畸變的晶格時，將受到畸變場的作用，畸變場吸引這個電子2，如果我們忘記第1個電子對晶格點(diǎn)陣造成畸變的過程，而只看其最后結(jié)果，將是第一個電子吸引第二個電子。 超導(dǎo)能隙的出現(xiàn)反映了電子結(jié)構(gòu)在從正常態(tài)向超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變過程中發(fā)生了深刻變化。,第四十一頁，共七十一頁。 常溫下導(dǎo)電性不好的材料，在低溫卻有可能成為超導(dǎo)體。,第四十頁，共七十一頁。,傳統(tǒng)超導(dǎo)體的微觀機(jī)制 BCS理論,第三十九頁，共七十一頁。巴丁、里昂,對GL方程的討論：由 GL方程得到磁通量子化,第三十八頁，共七十一頁。,對GL方程的討論：相干長度的概念,第三十四頁，共七十一頁。,可以得到GL近似解的情況,第三十頁，共七十一頁。從量子力學(xué)知道梯度項(xiàng)將貢獻(xiàn)于電子的動能密度。,二級相變理論的基礎(chǔ)：三個基本假設(shè),對于第一點(diǎn)假設(shè)， GL引進(jìn)一個有序參量,其物理意義是,ns是超導(dǎo)電子密度,表示超導(dǎo)電子的波函數(shù),當(dāng),時,第二十六頁，共七十一頁。 ｜ψ｜2 代表超導(dǎo)電子密度。,第二十三頁，共七十一頁。,這是因?yàn)槌瑢?dǎo)電子數(shù)隨溫度降低而增加。,倫敦第二方程的提出,麥克斯韋方程,倫敦第一方程,常數(shù),這里?。?倫敦第二方程,第二十頁，共七十一頁。),第十七頁，共七十一頁。,超導(dǎo)體內(nèi)，表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度以指數(shù)形式迅速衰減為零。,第十四頁，共七十一頁。超導(dǎo)態(tài)的電子不受晶格散射，所以超流電子對熵沒有貢獻(xiàn)。 (2) 正常電子的性質(zhì)與正常金屬自由電子氣體相同，受到振動晶格的散射而產(chǎn)生電阻，對熵有貢獻(xiàn)。,第十頁，共七十一頁。,超導(dǎo)與溫度、電流密度和磁場的關(guān)系,第八頁，共七十一頁。,C) 臨界電流: 在不加磁場的情況下，超導(dǎo)體中通過足夠強(qiáng)的電流也會破壞超導(dǎo)電性, 導(dǎo)致破壞超導(dǎo)電性所需要的電流稱作臨界電流Ic(T)。 B)臨界磁場: 超導(dǎo)電性可以被外加磁場所破壞, 對于溫度為T (TTc)的超導(dǎo)體, 當(dāng)外磁場超過某一數(shù)值Hc (T)的時候，超導(dǎo)電性就被破壞了，Hc (T)稱為臨界磁場。,第四頁，共七十一頁。 1987年2月，美國華裔科學(xué)家朱經(jīng)武和中國科學(xué)家趙忠賢相繼在釔（YBa2Cu3O7）系材料上把超導(dǎo)臨界溫度提高到90K以上，液氮的禁區(qū)（77K）也奇跡般地被突破了。我們通常稱這些金屬或金屬合金的超導(dǎo)體為常規(guī)超導(dǎo)體。超導(dǎo)體電阻突然變?yōu)榱愕臏囟冉谐瑢?dǎo)臨界溫度
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