Сплавы и соединения для электронной техники. Егоров В.Н. - 14 стр.

движущийся среди положительно заряженных ионов, поляризует решетку, т. е.
электростатическими силами притягивает к себе ближайшие ионы. Благодаря такому
смещению ионов в окрестности траектории электрона локально возрастает плотность
положительного заряда. Второй электрон, движущийся вслед за первым, естественно, может
притягиваться областью с избыточным положительным зарядом. В результате косвенным
образом, за счет взаимодействия с решеткой между электронами 1 и 2 возникают силы притяжения.
Второй электрон становится партнером первого — образуется куперовская пара. Поскольку
силы притяжения невелики, спаренные электроны слабо локализованы в пространстве.
Эффективный диаметр куперовской пары имеет порядок 10 -7 м, т. е. охватывает тысячи
элементарных ячеек. Эти парные образования перекрывают друг друга, постоянно распадаются
и вновь создаются, но в целом все пары образуют электронный конденсат, энергия которого за
счет внутреннего взаимодействия меньше, чем у совокупности разобщенных нормальных
электронов. Вследствие этого в энергетическом спектре сверхпроводника появляется
энергетическая щель 2Δ — область запрещенных энергетических состояний (рис. 2.3.2).



                                                  Рис. 2.3.2 Распределение
                                                  электронов по энергиям в
                                                  металле в состоянии
                                                  сверхпроводимости



       Спаренные электроны располагаются на дне энергетической щели. Грубая оценка
показывает, что количество таких электронов составляет около 10−4 от общего их числа. Размер
энергетической щели зависит от температуры, достигая максимального значения при абсолютном
нуле и полностью исчезая при Т = ТСВ. Теория БКШ дает следующую связь ширины щели с
критической температурой перехода
                                   2Δ 0 К = 3.52kΤ СВ       (2.3.1)
      Формула (2.3.1) достаточно хорошо подтверждается экспериментально. Для
большинства сверхпроводников энергетическая щель составляет 10 −3 -10 −4 эВ.
  Как было показано, электрическое сопротивление металла обусловлено рассеянием
электронов на тепловых колебаниях решетки и на примесях. Однако при наличии
энергетической щели для перехода электронов из основного состояния в возбужденное
требуется достаточная порция тепловой энергии, которую при низких температурах
электроны не могут получить от решетки, поскольку энергия тепловых колебаний меньше
ширины щели. Именно поэтому спаренные электроны не рассеиваются на дефектах
структуры. Особенностью куперовских пар является их импульсная упорядоченность,
состоящая в том, что все пары имеют одинаковый импульс и не могут изменять свои состоя-
ния независимо друг от друга. Электронные волны, описывающие движение пар, имеют
одинаковые длину и фазу. Фактически движение всех электронных пар можно рассматривать
как распространение одной электронной волны, которая не рассеивается решеткой,
«обтекает» дефекты структуры. Такая согласованность в поведении пар обусловлена высокой
мобильностью электронного конденсата: непрерывно меняются наборы пар, происходит
постоянная смена партнеров.