Введение в физику серхпроводников
Программу составил, д.ф.-м.н. В.В.Рязанов
Аннотация
Целью курса является простое и ясное изложение основ физики сверхпроводимости. Все результаты восходят к "пepвoпpинципaм", так что за выводом возможно проследить от начала до конца. Вместе с тем, целью выодов часто является качественный результат и оценка по порядку величины, что позволяет избегать ложных теорий и расчетов, необходимых для получения точных результатов. Кроме традиционных теорий и проблем физики сверхпроводимости (таких как теории Лондонов, Гинзбурга-Ландау, Бардина-Купера-Шриффера, эффекты Джозефсона, вихревые состояния в сверхпроводниках II рода) в курсе затрагиваются современные проблемы высокотемпературной сверхпроводимости, особенности анизотропных и слоистых сверхпроводников, флуктуационные явления в низкоразмерных сверхпроводниках, андреевское отражение электронных возбуждений на границе раздели сверхпроводник-нормальный металл.
ПРОГРАММА КУРСА
1. История сверхпроводимости. Классы сверхпроводников: металлы, сплавы, оксиды. Идеальная проводимость и идеальный диамагнетизм. Эффект Мейсснера-Оксенфельда.
2. Термодинамика сверхпроводников. Новый тип конденсированного состояния. Свободная энергия, критическое поле, энтропия и теплоемкость.
3. Линейная электродинамика сверхпроводников. Уравнения Лондонов. Глубина проникновения магнитного поля.
4. Линейная электродинамика сверхпроводников II. Распределение поля и тока в сверхпроводящей пластине, помещенной в магнитное поле. Скин-эффект и поверхностный импеданс.
5. Теория Гинзбурга-Ландау. Комплексный параметр порядка, симметрия параметра порядка. Уравнения Гинзбурга-Ландау. Параметр Гинзбурга-Ландау. Эффект близости. Энергия NS-границы (нормальный металл - сверхпроводник). Сверхпроводники I и II рода.
6. Применение теории Гинзбурга-Ландау. Критические поля и токи тонких пленок ц проволок.
7. Обратимые магнитные свойства сверхпроводников II рода. Первое критическое поле и структура одиночного абрикосовского вихря.
8. Взаимодействие вихря и сверхпроводящего тока. Сопротивление течения потока, модель Бардина-Стефена.
9. Необратимые магнитные свойства сверхпроводников II рода. Проникновение вихрей, поверхностный барьер. Пиннинг и крип вихрей.
10. Микроскопическая теория сверхпроводимости. Электрон-фононное возбуждение, изотопический эффект в сверхпроводниках. Модель Бардина-Купера-Шриффера и другие модели сверхпроводимости. Высокотемпературные, органические и тяжелофермионные сверхпроводники.
11. Основное состояние сверхпроводника. Электроно- и дырочно-подобные возбуждения, спектр возбуждений в сверхпроводнике. Энергетическая щель в сверхпроводнике. Магнитные возмущения и бесщелевая сверхпроводимость.
12. Андреевское отражение возбуждении на NS-границе, избыточный ток в сверхпроводящих мостиках.
13. Слабая сверхпроводимость. Виды слабых связей. Эффекты Джозефсона. Генерация электромагнитных волн, ступени Шапиро.
14. Нормальное и джозефсоновское туннелирование в сверхпроводящих туннельных переходах. Волновое уравнение туннельного перехода, резонансы Фиске.
15. Сверхпроводящие квантовые интерферометры (сквиды). Сквид постоянного тока и высокочастотный сквид. Применения слабой сверхпроводимости.
16. Анизотропные и слоистые сверхпроводники, модель Лоуренса-Дониака. Анизотропия критических параметров и характерных длин. Флуктуационные явления в низкоразмерных и слоистых сверхпроводниках.
ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. В.В.Шмидт. Введение в физику сверхпроводников. -М., "Наука", 1982.
2. Т.Ван Дузер, Ч.У.Тернер. Физические основы сверхпроводниковых устройств и цепей. -М., "Радио и связь", 1984.
3. П. Де Жен. Сверхпроводимость металлов и сплавов. -М., "Мир", 1968.
4. А.А.Абрикосов. Основы теории металлов. -М. "Физматлит", 1987.
5. М. Тинкхам. Введение в сверхпроводимость. -М. "Атомиздат", 1980.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. М.Коэн, Г.Глэдстоун, М.Иенсен, Дж.Шриффер. Сверхпроводимость полупроводников и переходных металлов. -М. "Мир", 1972.
2. Д.Сан-Жам, Н.Сарма, Е.Томас. Сверхпроводимость второго рода.-М.,"Мир", 1970.
3. Р.П. Хюбенер. Структуры магнитных потоков в сверхпроводниках. -М., "Машиностроение", 1984.
4. И. О. Кулик, И.К.Янсон. Эффект Джозефсона в сверхпроводящих туннельных структурах. -М" "Наука", 1970.
5. А.Бароне, Дж.Патерно. Эффект Джозефсона. Физика и применения. -М., "Мир", 1985.
6. Р.Г.Минц, А.Л.Рахманов, Неустойчивости в сверхпроводниках. М., "Наука", 1984.
