Energiahatás és hézag nélküli szupravezetés - szupravezetők az NTP-ben
Energiahatás és hézagos szupravezetés
Minden elektron hordozza azt a bizonyos mennyiségű energiát, mért elektronvolt (eV), ezt le-rendszert mértékegység, de a használt atomi és nukleáris fizika, elemi részecske fizika és más kapcsolódó területeken.
A tiltott zenekar olyan energiaértékek tartománya, amelyet egy elektron nem képes egy ideális (hibamentes) kristályban. Vagyis egy olyan zóna, amelyen keresztül egy elektron nem tud átmenni, különben a valenciasáv és a vezetési sáv között kell lennie.
A tiltott sáv szélessége az energia szakadék szélessége a vezetõsáv alja és a valens sáv felsõ mennyisége között, amelyben az elektron számára nincs engedélyezett állapot.
Az anyag átjutása a szupravezető állapotba a termikus tulajdonságainak változásával jár együtt. Ez a változás azonban attól függ, hogy milyen szupravezetők vannak. Így szupravezetők J jellegű hiányában a mágneses erőtér az átmeneti hőmérséklet Tc hőátadó (abszorpció vagy mentesítés) nullává válik, és ennek következtében szenved a fajhő ugrás, amely jellemző a fázisátalakulás dQ fajta. Az ilyen hőmérséklet-függősége fajhője a szupravezető elektronikus alrendszer jelenlétét jelzi az energia különbség az elektron eloszlás közötti alapállapotú szupravezető és a szint az elemi gerjesztések. Amikor az átmenet a szupravezető a normális állapot megváltoztatásával az alkalmazott mágneses mező, a hőt kell felszívódik (például, ha a mintát hőszigetelt, annak hőmérsékletét csökkentjük). És ez megfelel az i. Típusú fázisátalakulásnak. Mert szupravezetők DQ érdekében átmenet a szupravezető a normális állapot bármilyen körülmények között akkor fázisváltó dQ fajta.
Összekapcsolva, egy pár elektron látszólag egy energia lyukba esik. Ehhez a kristályrácsnak energiát kell adnia. A megadott energia az Ec párhoz kötődő energiájának nevezzük. Következésképpen, az elektronok átvitelét a szupravezető állapotból a normál állapotba, szükség van arra, hogy a pár megszakításához szükséges energiát a kötési energiánál, vagyis az energia D = Ec / 2 elektrononként töltsük fel. A szupravezetésben lévő elektronok energiaspektruma a következőképpen ábrázolható: az elektronok szintje a Fermi-szinthez képest a D-vel egyenlő értékkel (17. Ha most egy irányított elektron belép a szupravezetőbe, akkor a páros elektronok által elfoglalt utolsó elektron feletti 2D szintet kell elfoglalnia. El kell menniük a feltört pároktól származó elektronokat is. De az EF-D-től az EF + D-ig terjedő energiahézag megmarad, azt mondják, hogy a szupravezető energiaelektronikai spektrumában a 2D-es energia-rés van. Más szóval, a szupravezetésben lévő elektronok normális állapota az energiahézagtól el van választva a szupravezető állapottól. A rés értékét megközelíthetjük a Tr: 2D »3.5kTr kritikus hőmérséklet ismeretében. Kb. 20 K kritikus hőmérsékleten a 2D energiája 2,8 × 63; 10-22 J "1.7 # 63; 10-3 eV. A legtöbb esetben a Tc kritikus hőmérséklete kisebb, mint 20 K, és az energiahézag értéke 10 kV egyenérték. Meg kell mondani, hogy a szupravezetésben lévő energiahézag egyáltalán nem állandó mennyiség. A mágneses tér hőmérsékletétől függ. A hőmérséklet csökkenése az energiahézag csökkenéséhez vezet, és a kritikus hőmérsékleten eltűnik. Ez érthető. Növekvő hőmérséklettel szupravezető több fonon (fonon - valós részecskéket, de nem egészen egyenlő abban az értelemben, hogy képesek létezni csak az anyag belsejében, a ürességét a fonon nem lehet fonon kvázi részecske.). Egy energia energiával egyenlő rés, vagy több, és elpusztítják egyre több pár, átalakítása normál elektronokat. De a kisebb gőz marad, a kevésbé hozzájárulásuk vonzás, a gyengébb van, és ezért a keskenyebb energetikailag schel.Zavisimost az energia különbség a hőmérséklet a 18. ábrán látható A szilárd görbe az elméleti; pontok mutatják az empirikusan kapott értékeket. Meg lehet jegyezni, hogy kivételesen jó egyetértés van az elmélet és a kísérlet között, ami megerősíti a modern elmélet legfontosabb rendelkezéseinek helyességét.
Besselmentes szupravezetés. A BCS-elmélet megteremtését követő első években az energia-rés jelenléte az elektronikus spektrumban a szupravezetés egyik jellemzőjévé vált, anélkül, hogy energia-gap-hézag nélküli szupravezetés lenne. Ahogyan az AA először mutatta. Abrikosov és L.P. Gorkov, amikor mágneses szennyeződéseket vezetnek be, a kritikus hőmérséklet hatékonyan csökken. A mágneses szennyeződések atomjai spinot tartalmaznak, és így egy spin mágneses pillanatot. Ebben az esetben a pár pörgetései a szennyeződés párhuzamos és antiparallel mágneses mezőiben vannak. Az atomok koncentrációjának növekedésével, a szupravezetésben lévő mágneses szennyeződéssel egyre több pár pusztul el, ennek megfelelően az energiahézag szélessége csökken. Egy bizonyos n koncentrációnál, amely 0,91ncr-vel egyenlő (ncr az a koncentráció, amelynél a szupravezető állapot teljesen eltűnik), az energia szakadék nullává válik. Feltételezhető, hogy a hézag nélküli szupravezetés megjelenése annak a ténynek tudható be, hogy a szennyező atomok kölcsönhatása során a párok egy része átmenetileg megszakad. Egy pár ilyen ideiglenes bomlása megfelel a helyi energiaszinteknek az energia szakadékon belüli megjelenésével. A növekvő szennyezőanyag-koncentrációval a rés egyre tölti ezeket a helyi szinteket, amíg teljesen eltűnik. A pár szakadása során keletkező elektronok létezése az energia szakadék eltűnéséhez vezet, és a fennmaradó párkapcsolatok biztosítják az elektronikus ellenállás eltűnését. Arra a következtetésre jutunk, hogy a rés önmagában való létezése egyáltalán nem feltétlen feltétele a szupravezető állam megnyilvánulásának. Különösen azért, mert a hézag nélküli szupravezetés, mint kiderült, nem olyan ritka. A legfontosabb dolog egy kötött elektronikus állapot - a Cooper pár. Ez az állapot képes szupravezető tulajdonságokat mutatni még energiahatás hiányában is. "Pair korrelációk" - írta a BCS Schrieffer-elmélet egyik alapítója, "amelyen az elektronok párosításának elmélete alapul, ami a legfontosabb a szupravezető állapotban megfigyelt alapvető jelenségek magyarázatához.