Проектирование специализированных СБИС. Рындин Е.А. - 70 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТТИ ЮФУ | Таганрог

Составители: 

Рубрика: 

72
Кроме того, поскольку все куперовские пары находятся в одном энерге-
тическом состоянии, то, в соответствии с квантово-механическими представ-
лениями, все они в целом характеризуются одной амплитудой и длиной волны
де Бройля, а также одним значением фазы. Это явление принято называть
фазовой когерентностью.
Из всего изложенного можно сделать следующий вывод. Причина воз-
никновения сверхпроводимости не в отсутствии рассеивания электронов на
узлах кристаллической решетки с выделением энергии в виде фононов или,
проще говоря, в виде тепла, а в строгом упорядочивании этого рассеивания:
фонон, образованный в результате взаимодействия с одним электроном, тут
же “подбирается” вторым электроном куперовской пары вследствие фазовой
когерентности. Каждая куперовская пара “перебрасывается” фононами, не
давая им рассеяться, подобно двум волейболистам, не дающим упасть мячу на
землю. Поэтому энергия электрического тока куперовских пар не рассеивает-
ся на кристаллической решетке, а лишь использует ее в качестве промежуточ-
ного звена.
При абсолютном нуле все валентные электроны сверхпроводника будут
связаны в куперовские пары. При температуре 0 < T < T
c
наряду с куперов-
скими парами будут существовать и несвязанные валентные электроны (см.
рис. 48).
Теперь вернемся непосредственно к теме и рассмотрим элемент Джозеф-
сона, который представляет собой два сверхпроводника, разделенные очень
тонким слоем диэлектрика (1 - 2 нм). Естественно предположить, что при
наличии такого тонкого диэлектрика в элементе будет наблюдаться туннель-
ный эффект, состоящий в том, что толщина диэлектрика недостаточна для
полного затухания волновой функции электрона. Это соответствует конечной
вероятности “просачивания” электронов через слой диэлектрика. При этом
наиболее вероятным является прямой переход электронов на свободные со-
стояния - без изменения их энергии. Переход с изменением энергии возможен
лишь в случае наличия в данной области пространства и в данный момент
времени еще одной частицы - фотона или фонона, что маловероятно. Поэтому
ограничимся лишь туннельными переходами без изменения энергии электро-
нов. Отметим также, что, в соответствии с запретом Паули, переход возможен
лишь при наличии электрона с одной стороны диэлектрика и наличия соответ-
ствующего свободного состояния - с другой.
Для иллюстации особенностей структуры “сверхпроводник - диэлектрик -
сверхпроводник” рассмотрим подобный туннельный контакт в нормальном
(несверхпроводящем) состоянии. Энергетические диаграммы, соответствую-
щие различным напряжениям на контакте, приведены на рис. 49.

Страницы