39. Спінтроніка – основні поняття.

Визначення: Спінтроніка – це розділ квантової електроніки, що вивчає явища переносу спіну (так званого спін-поляризованого транспорту) в твердих тілах (наприклад гетероструктури феромагнетик-парамагнетик).

Основним поняттям спінтроніки є спіновий струм. Це трансфер спіну без перенесення заряду.

Спіновий струм може бути створений з струму провідності за допомогою Спінового Ефекту Хола. Цей ефект полягає у тому, що елетрони з різним напрямком спіну по різному розсіюються в твердому тілі в наслідок спін-орбітального зв’язку (прикладом металу в якому такий зв’язок досить сильний є платина).

Розділення спінів відбуваєтсья за рахунок двох ефектів – асиметричного розсіяння електронів (А) та бокового стрибку (В). Схематично спіновий ефект Хола можна предствити таким чином:

Зворотним ефектом, що дозволяє перетворити спіновий струм в трум заряду є Інверсний Спіновий Ефект Хола. По своїй природі він аналогічний до спінового ефеку Хола - при інснуванні спінового струму електрони різним спіном рухаються в різних напрямках. При розсіянні вони будуть відхилятися в один і той самий бік створюючи струм заряду.

Для спінтроніки важливим є те, що спіновий струм можна легко перетворити у спінову хвилю за рахунок спін-торку. Зворотне перетворення спінового струму в спінову хвилю відбувається за рахнок спінової накачки.

40. Модель сильно зв'язаних електронів. Заборонені і дозволені зони.

41. Надпровідники 1 і 2го роду.

Явище надпровідності відкрите в 1911році Гайке Камерлінгом-Оннесом, який охолодивши ртуть помітив, що при певному значенні температури її опір стає нульовим.

Надпровідники(НП)поділяються на надпровідники першого та другого роду. Ртуть та інші прості речовини, крім ванадія та ніобія, є НП першого роду. Вищеназвані Vn та Nb, та складні речовини – надпровідники другого роду.

Між ними є кілька відмінностей:

• Характер проникнення магнітного поля. В НП 1го присутній ефект Мейсснера, що полягає в екрануванні маг. поля шляхом протікання надпровідного струму по поверхні, в НП 2го роду маг. поле проникає у вигляді квантових ниток – вихорів Абрикосова, що несуть квант магнітного поля Ф₀ = h/2e., вихори утворюють трикутну гратку в НП

• У НП 2го роду два значення критичного поля – величини маг поля, при якій руйнується надпровідність. Перше – початок проникнення вихорів, друге – перехід в нормальний стан. У НП 1го роду критичне поле одне.

• Різне співвідношення між довжиною когерентності ξ та глибиною екранування магнітного поля – лондонівською глибиною проникнення λ. Для НП1 λ<ξ, у НП2 навпаки. Відношення ϰ = λ/ξ називається параметром теорії Гінзбурга-Ландау.

42.

43. Ефект Мейсснера.

22 роки з часу відкриття надпровідності вважали, що надпровідник – ідеальний провідник, але Мейсснер та Оксенфельд виявили, що це не зовсім так. Насправді при Т<Т_с магнітне поле в зразку завжди рівне 0(В = 0). Тобто надпровідник – ідеальний діамагнетик.

В = 0 незалежно від передісторії зразка, що відрізняється від поведінки ідеального провідника, тому цю рівність можна розглядати як характеристику надпровідного стану при H<Н_с. Перехід в надпровідний стан – фазовий перехід, цей стан задовольняє умовам ρ = 0, B = 0.

Cам ефект полягає в протіканні бездисипативного струму по поверхні надпровідника першого роду при поміщенні зразка в магнітне поле. Справді, при поміщенні надпровідника в слабке магнітне поле, що не руйнує надпровідність, по його поверхні починає текти струм (rot E =- ; E = j * ρ, ро – питомий опір, що =0, тому Е = 0, це значить, що В = const, отже якщо поля не було в зразку, то і не буде), що за правилом Ленца створює маг. поле направлене назустріч зовнішньому, так що в зразку поля немає. Глибина на яку заглиблюється струм в зразок називається лондонівською глибиною проникнення λ. Ця величина різна для різних надпровідників.