Обязательный курс, 68 часов, форма отчетности: экзамен

Лектор: Снигирев О.В.

Программа курса "Неравновесные процессы в сверхпроводниках"

• Статистика квазичастиц в нормальном металле и в сверхпроводнике. Энергетический спектр и плотность состояний квазичастиц в нормальном металле и сверхпроводнике. Щель в спектре возбуждений в сверхпроводящем состоянии. Заряд квазичастицы в сверхпроводнике. Время релаксации заряда квазичастиц.

• Андреевское отражение в NS, SNS и SIS структурах. Понятие NS границы. Физические реализации границы между N и S фазами: в сверхпроводнике, находящемся в промежуточном состоянии, и в наноструктурах. Преобразование нормального тока в сверхпроводящий в процессе Андреевского отражения. Чистые” пролетные траектории. Диффузные траектории Проводимость SIN структур при Т << TC. Вольт-амперная характеристика SIN-структуры, процессы на ее участках. Сравнение с проводимостью структуры в нормальном состоянии. Избыточное сопротивление NS границы. Влияние магнитного поля на процессы в NS структуре типа «вилка». Андреевский интерферометр. Экспериментальная реализация. Осцилляции сопротивления структуры. Электрическое поле в сверхпроводнике. Разбаланс заселенности ветвей энергетического спектра. Электрохимический потенциал сверхпроводящих электронов. Опыты Ю и Мерсеро.

• Термоэлектрические эффекты в сверхпроводниках. Критический ток распаривания. Центры проскальзывания фазы. Вольт-амперная характеристика. Продольный термоэлектрический эффект в сверхпроводниках. Токи нормальной и сверхпроводящей компонент. Сверхпроводящая термопара и магнитный поток индуцированный теплом. Термоэлектрические эффекты в джозефсоновских переходах и сверхпроводниках 2 рода со слабым пиннингом. Влияние магнитного поля на термоэлектрические явления в джозефсоновских SNS структурах.

• Неравновесные эффекты под действием облучения. Общие свойства излучения. Формуы Релея-Джинса, Вина и Планка. Мода излучения. Число фотонов в моде. Плотность энергии в модах. Типы детекторов излучения. Детекторы излучения на структурах SIS. Устройство и энергетические диаграммы. Энергетическое разрешение детектора. Отклик детектора и мощность, эквивалентная шуму.

• Термические детекторы. Отражательная, поглотительная и излучательная способности материалов. Уравнение теплового баланса термического детектора. Болометры и связанные с антенной микроболометры. Отклик болометра, время отклика. Источники шумов. Фотонный шум, термический шум, шум Найквиста, фликкер-шум, шум усилителя, мощность, эквивалентная интегральному шуму. Устройство современных болометров. Детектируемость различных болометров. Неравновесные эффекты. Термометры на кинетической индуктивности сверхпроводников. Кинетическая индуктивность круглого провода. Кинетическая индуктивность тонкой сверхпроводящей пленки. Температурная зависимость. Способ регистрации сигнала. Источник фундаментального шума. Детекторы на кинетической индуктивности, интегрированные с антенной.

• Смесители. Идеальный смеситель. Спектры типичных сигналов. Ступени Мартина-Дайема и SIS-смесители. Конверсионные потери. Радиометр, минимальный детектируемый сигнал, принцип Дике. Отношение сигнал/шум. Квантовый предел. Интегральные реализации детекторов. Смесители на эффекте Джозефсона. Смесители на горячих электронах.