Сверхпроводники I и II рода: промежуточное и смешанное состояние. Две характерные длины сверхпроводников и поверхностная энергия границы фаз.

39-3

По характеру перехода в нормальное состояние во внешнем магнитном поле сверхпроводники делятся на 2 рода.

Сверхпроводники I рода.

Отсюда: B=0 , - эффект Мейсмера.

Сверхпроводники II рода.

От 0 до - сверхпроводниковое состояние

От до - вихревое состояние

От - нормальное состояние.

- нижнее критическое поле; - верхнее критическое поле

37. Квантование магнитного потока в сверхпроводниках.

Квантование потока.

В сверхпроводнике имеет место эффект Мейсснера:

к онтур с

с верxпроводник

H

d

.

В сверхпроводнике по определению и

- полный поток

(поток внутри сверхпроводника квантуется)

- квантование потока. В замкнутом сверхпроводниковом контуре поток квантуется. Две характерные длины и два типа сверхпроводников.

Характерный размер куперовской пары: - корреляционная длина.

Вблизи температуры перехода характерный масштаб измерения

;

- характеризует данный сверхпроводник.

1) . Сверхпроводник II-ого рода.

40-1

фазовый переход 2-ого рода. В энергетическом спектре элементарных возбуждений имеется щель – какая-то фиксированная величина. Переход в сверхпроводниковое состояние при H=0 – фазовый переход II-ого рода. Переход при из сверхпроводникового состояния в нормальное – фазовый переход I-ого рода.

Структура сверхпроводникового состояния в магнитном поле.

Рассмотрим шар. На экваторе может быть (из-за сгущения силовых линий.)

Сверх проводники I рода переходят в промежуточное состояние ( смесь сверхпроводниковых и нормальных областей). При этом энергия границы сверхпроводниковой и нормальных фаз положительна. В сверхпроводниках II рода наоборот , поэтому поле начинает проникать в сверхпроводник в виде вихревых нитей (вихри Абрикосова).

Теория Гинзбурга-Ландау

Будем описывать теорией фазовых переходов II рода. Вопрос состоит в том, чтобы выбрать в качестве параметра порядка.

Гинзбург и Ландау в качестве параметра порядка предложили взять -функцию макроскопическую волновую функцию конденсированного сверхпроводящего состояния.

заменим , - плотность куперовских пар (сверхпроводящих электронов)

- масса куперовской пары

- заряд куперовской пары.

, здесь 2 параметра (модуль и фаза)

,

39-4

39-2

Число нитей , нити образуют прямоугольную решетку

вокруг нити текут магнитные потоки а внутри е пронизывает магнитное поле

-квантование магнитного потока

при больших Н нити сливаются и следовательно образец переходит в нормальное состояние. , но при пропускании токи по СП второго рода, движение вихрей приводит к дислокации, чтобы сохранить СП свойства водят примеси, вихри осаждаются на примеси

-плотность энергии на ед поверхности

для СП первого рода >0, для вторго рода <0

Эффект Мейснера и (идеальной проводник) это не зависимые свойства (из одного не следует другое)

1 пункт----- при T=const, пр котор , причем T< Включ. поле , возник сила Ленца при этом

2 пункт---- далее Т1> ,

теперь T< ,

Существено что диамагнетики во внеш магнитных полях обладают механич устойчивостью, те СП мб подвешен

(заштрихованный шарик)(диамагнетик min поле) левитация

а парамагнетик «приклеится» к полюсу max поля

Нити дробятся до тех пор пока значение не станет рано кванту после этого проводимость теряется

Сверхпроводимость-сверхтекучесть заряженного газа

Сверхтекучесть-протекание жидкости по капилярным каналам без трения

известно что сверхтекучесть связана с Бозе-конденсацией – выпадение макроскопического числа частиц на низший энергетический уровень

растет и при некоторой темпратуре T= , подвижность равна нулю. (исходя из выражения в знаменателе) выпадение на уровень с энергией =0 макроскопических частиц. Если частицы отталкиваются друг от друга то это и будет сверхтекучесть

не зависимо от механизма токопрохождения

1. для механизм магнитосопротивления следующий

сечение образца эффективно большое e движутся кажд в своем слое

2. для

скорость тунелирования меньше так как спин не меняется при тунелировании.

Пленки делают из разных металлов

первый из магнитожесткого материала велика

в торой из магнитомягкого материала мало

информация с головки считывается электичесим образом

RAM: «+»энергонезависимая память пытаются создать на эффекте МГС (назыв MRAM) ориентация и считывние происходит электрческимобразом состояния с низким сопротивлеием – лог 1, с высоким сопротивлеием лог-0

«считывание»-измерение сопротивления образца

«запись»- пропускание электричесого тока

память состоит из сетки шин , а сами элементы памяти находятся в узлах сетки.

38-2

переход в сверхпроводнике – состояние энергетически выгодно.

П

40-2

роникновение поля в сверхпроводник выигрыш в энергии.

2)

сверхпроводник I рода.

Стационарный и нестационарный эффекты Джозефсона.

Существует два эффекта – стационарный и нестационарный.

Стационарный.

1 – сверхпроводник

2 – сверхпроводник

3 – диэлектрик

это туннельный контакт

3

1 2

, ,

- постоянный бездиссипативный ток. Нестационарный.

Если подать на переход конечное напряжение , то этот переход становится источником электромагнитных волн с частотой .

- возникает из калибровочных преобразований.

- - - - -

V

- - - - -

( *) Ток сверхпроводящих электронных пар через переход зависит от разности фаз, ток является максимальным значением тока при нулевом внешнем напряжении, который может течь через переход.