Физика полупроводников. Лекция 4

§14. Основные свойства сверхпроводящего состояния твердых тел.

В 1911 г. голландский физик Камерлинг — Оннсс обнаружил, что сопротивление ртути при clip_image850 скачком падает до нуля, т.е. ртуть перестала оказывать сопротивление электрическому току. Это явление было названо идеальной или сверхпроводимостью. Она обнаружена у более 100 веществ: в чистых металлах (Hg, Al, Ta, Sn, Pb, Nb), в интер — металлических сплавах (Ni-Ti, Ni-Ti-Sr), в вырожденных полупроводниках (GeTe, SnTe, SrTiO3), в некоторых полимерах, в некоторых полимерах. Температура, при которой сопротивление проводника скачком падает до нуля (не плавно) называется критической температурой clip_image852 сверх проводника.

clip_image853Удельное сопротивление clip_image855 проводников в сверхпроводящем состоянии меньше clip_image857. У металлов clip_image859. С 1986 г. появились сообщения о обнаружении высокотемпературной сверхпроводимости у некоторых типов керамик, у которых clip_image861. В 1992 г. была синтезирована керамика, состоящая из окислов меди, стронция и кальция, у которой clip_image863.

clip_image864clip_image865Следует учитывать, что идеальная кристаллическая решетка металлов при температуре clip_image867 не должна рассеивать электроны, следовательно, сопротивление таких металлов должно падать до нуля, но это не есть сверхпроводящее состояние. Во первых, сверхпроводимость не зависит от наличия дефектов; во вторых, у сверхпроводников сопротивление падает скачком до нуля; в третьих сверхпроводники обладают еще одним важным свойством — идеальным диамагнетизмом, т.е. в слабых магнитных полях магнитная проницаемость равна нулю clip_image869, т.е. в сверхпроводящем состоянии магнитное поле выталкивается из толщины проводника. Этот эффект называется явлением Мейснера — Оксенфенцда. Однако если поле большое некоторой критической волны clip_image871, то оно проникает в толщину сверхпроводника и разрушает сверхпроводящее состояние при clip_image873. Чем ниже температура тем выше clip_image871[1] (смотри рисунок). Явление Мейснера — Оксенфенцда объясняется тем, что при помещении сверхпроводника в слабое магнитное поле в нем возникает незатухающий круговой ток в тонком приповерхностном слое толщиной clip_image875. Этот ток имеет такую величину, что его поле полностью компенсирует внешнее магнитное поле, если clip_image877, то поле проникает в толщину проводника, и индуцируемый им ток имеет такую величину, что разрушает сверхпроводимость.

Вы здесь: Главная Физика Физика полупроводников Физика полупроводников. Лекция 4