Введение в физику сверхпроводников

Обязательный курс, 72 часа, форма отчетности: экзамен

Лектор: Маресов А.Г.

Программа курса "Введение в физику сверхпроводников"

  • Явление сверхпроводимости. История вопроса. Электродинамические особенности. Сравнение идеального и сверхпроводников. Сверхпроводники в слабых магнитных полях. Двухжидкостная модель. Уравнения Лондонов. Эффект Мейснера и глубина проникновения. Метод изображений. Уменьшение индуктивности сверхпроводящих плёнок.

  • Квантовое введение. Свободные электроны в периодической решётке. Уравнение Шредингера для периодического потенциала Кронига-Пенни. Запрещённые энергетические зоны.

  • Газ свободных электронов. Распределение по энергиям и поверхность Ферми. Возбуждения. Энергетическая щель в сверхпроводнике. Притяжение при электрон-электронном взаимодействии. Потенциал взаимодействия. Образование куперовских пар. Единая волновая функция куперовского конденсата.

  • Идеальный кристалл. Понятие кристаллической решётки. Трансляционная инвариантность. Оператор трансляции и симметрия гамильтониана. Теорема Блоха. Элементарные возбуждения в идеальном кристалле. Возбуждения как квазичастицы. Статистика и химпотенциал квазичастиц.

  • Фононы. Фононный спектр. Энергия и температура Дебая. Рассеяние электронов на фононах. Удельные сопротивление и проводимость.

  • Эффект Джозефсона. Квантовое туннелирование. Слабосвязанные сверхпроводники. Туннелирование куперовских пар. Джозефсоновские соотношения.

  • Джозефсоновский переход. Общая эквивалентная схема. RSJ-модель. Вольт-амперная характеристика. Высокочастотное воздействие на джозефсоновский переход. Ступени Шапиро. Квантовый эталон Вольта. Квант магнитного потока. Переход в магнитном поле. Зависимость критического тока от магнитного поля. Джозефсоновские вихри. Свихардовские моды.

  • СКВИДы. Джозефсоновский переход в замкнутом сверхпроводящем кольце. ВЧ- и ПТ-СКВИДы. СКВИД магнитометры.

  • Электродинамика слабой сверхпроводимости. Эффект Джозефсона в тонких плёнках.

  • Высокотемпературные сверхпроводники. Исходные материалы. Способы изготовления. Технология напыления тонких плёнок.