Vật lý siêu dẫn

World Year of PHYSICS 2005 Khãa båi d­ìng n©ng cao kiÕn thøc chuyªn m«n VËt lý siªu dÉn PGS. TS. NguyÔn Huy Sinh World Year of PHYSICS 2005 Khãa båi d­ìng n©ng cao kiÕn thøc chuyªn m«n Mét sè tÝnh chÊt c¬ b¶n cña siªu dÉn nhiÖt ®é thÊp World Year of PHYSICS 2005 Khãa båi d­ìng n©ng cao kiÕn thøc chuyªn m«n Nguån gèc ®iÖn trë cña vËt dÉn World Year of PHYSICS 2005 Khóa bồi dưỡng nâng cao kiến thức chuyên môn Nguồn gốc điện trở của vật dẫn R = R(T) Nguồn gốc: Tạp chất Các khuyết tật mạng Cấu trúc không tuần hoàn Các dao động nhiệt Điện trở dư: ~ tạp chất trong kim loại World Year of PHYSICS 2005 Khóa bồi dưỡng nâng cao kiến thức chuyên môn Như vậy khi: một chất nào đó khi ta giảm nhiệt độ xuống đến một nhiệt độ xác định. Điện trở của nó đột nhiên biến mất (kể cả điện trở dư) -> ta nói rằng Vật liệu đã ở trong trạng thái siêu dẫn. Giá trị điện trở suất của kim loại siêu dẫn xác định được là: r < 10 -26 m. Khái niệm nhiệt độ thấp: Trong lĩnh vực Vật lý Siêu dẫn và Vật lý Nhiệt độ thấp người ta cho rằng vùng nhiệt độ T < 100 K được gọi là vùng nhiệt độ thấp. Giá trị nhiệt độ thấp nhất hiện nay tạo được là: 10 -9 ã 10 -11 K World Year of PHYSICS 2005 Khãa båi d­ìng n©ng cao kiÕn thøc chuyªn m«n PhÐp ®o ®iÖn trë cña vËt liÖu ë nhiÖt ®é thÊp World Year of PHYSICS 2005 Khãa båi d­ìng n©ng cao kiÕn thøc chuyªn m«n HÖ ®o ®iÖn trë 12 mm 2 mm 1,5 mm U R I 10 mm l S R I U R R == ρ ; 1 2 3 4 World Year of PHYSICS 2005 Khãa båi d­ìng n©ng cao kiÕn thøc chuyªn m«n • Víi vËt liÖu phi tõ (tu©n theo c«ng thøc Mathiessen) ρ(T) = ρ o + ρ f (T) • Víi vËt liÖu cã tõ tÝnh ρ(T) = ρ o + ρ f (T) + ρ mag (T) ∫ −−         = T D xx D f ee dxxT R θ θ ρ 0 3 5 )1)(1( 4 ~ T 4 ë nhiÖt ®é thÊp ~ T ë nhiÖt ®é cao { World Year of PHYSICS 2005 Khãa båi d­ìng n©ng cao kiÕn thøc chuyªn m«n T C T mid T onset T CO T (K) ∆T R (Ω) T (K) R (Ω) B¸n dÉn Siªu dÉn §iÖn m«i Kim lo¹i World Year of PHYSICS 2005 Khóa bồi dưỡng nâng cao kiến thức chuyên môn Hiện tượng siêu dẫn Là hiện tượng mà điện trở của một chất nào đó đột ngột giảm về 0 ở một nhiệt độ xác định. 0 20 40 60 80 0 20 40 60 T (K) R ( ) [...]... Khóa bồi dưỡng nâng cao kiến thức chuyên môn World Year of PHYSICS 2005 Nhiệt độ chuyển pha siêu dẫn TC Trạng thái siêu dẫn Độ rộng chuyển pha siêu dẫn T Tonset TCO Tmid R () TC Tonset Tmid TCO T T (K) Khóa bồi dưỡng nâng cao kiến thức chuyên môn World Year of PHYSICS 2005 Các nguyên tố kim loại là chất siêu dẫn Có nhiều nguyên tố bản thân không là chất SD nhưng khi kết hợp với các nguyên tố khác lại... SS 4 dT Khóa bồi dưỡng nâng cao kiến thức chuyên môn World Year of PHYSICS 2005 Phân loại các chất siêu dẫn Khóa bồi dưỡng nâng cao kiến thức chuyên môn Phân loại chất siêu dẫn World Year of PHYSICS 2005 1 Dựa vào hiệu ứng Meissner: - SD loại I: hoàn toàn đúng - SD loại II: không hoàn toàn đúng, vì siêu dẫn loại II có tồn tại vùng trung gian (vùng hỗn hợp) 2 Tiêu chuẩn GinzburgLandau: = 1 < 2 ... chất siêu dẫn Khóa bồi dưỡng nâng cao kiến thức chuyên môn World Year of PHYSICS 2005 Hiệu ứng Meissner và từ trường tới hạn ( 1933) Hiệu ứng dòng tới hạn (1913 Kamerlin gh Onnes) Hiệu ứng Izotop Hiệu ứng nhiệt độ Giản đồ pha J-T-H Khóa bồi dưỡng nâng cao kiến thức chuyên môn World Year of PHYSICS 2005 Sự phá vỡ trạng thái siêu dẫn Khóa bồi dưỡng nâng cao kiến thức chuyên môn 3 cách phá vỡ trạng thái siêu. .. sâu vào chất siêu dẫn (): B = Boe-x/ L Từ trường tới hạn: Hc, Hc1, Hc2 Hc H c1 = 0, 65 2 H c 2 = 2 H c ( ) Các thông số vi mô: , , Hàm sóng của cặp Cooper: ( p l , p l ) = ( p l ) ( p l ) Khóa bồi dưỡng nâng cao kiến thức chuyên môn Từ trường thấm sâu vào chất siêu dẫn World Year of PHYSICS 2005 H < Hc1 Hc1 < H < Hc2 H > Hc2 Khóa bồi dưỡng nâng cao kiến thức chuyên môn Lý thuyết Ginzburg... tại 4,2 K SDNĐT (KL tinh khiết) Lý thuyết giải thích: BCS (1957) Đường cong điện trở theo nhiệt độ của Thủy ngân Khóa bồi dưỡng nâng cao kiến thức chuyên môn World Year of PHYSICS 2005 Năm 1986: J.B Bednorz & K.A Muller -> LaBaCuO có R = 0; 30 -> 40 K R () TC YBaCuO có TC ~ 80 -> 90 K Tonset SDNĐC (Hợp chất, hợp kim) Lý thuyết giải thích chưa có Đồ thị chuyển pha siêu dẫn và một số khái niệm cơ bản... kiến thức chuyên môn 3 cách phá vỡ trạng thái siêu dẫn World Year of PHYSICS 2005 J > Jc T > Tc 3 cách H > Hc Nguyên nhân Giản đồ pha J-T-H Khóa bồi dưỡng nâng cao kiến thức chuyên môn World Year of PHYSICS 2005 Nghịch lý về năng lượng n ET = iC 1 E = E Cooper H ET > E H Khóa bồi dưỡng nâng cao kiến thức chuyên môn Entrropy trong trạng thái siêu dẫn và trạng thái thường World Year of PHYSICS 2005... đại lượng vật lý gọi là thông số trật tự () Với là một hàm sóng phụ thuộc toạ độ không gian (r) có tính chất là: *(r) (r) = nS(r) Biểu diễn năng lượng tự do của chất SD theo thông số trật tự Khóa bồi dưỡng nâng cao kiến thức chuyên môn World Year of PHYSICS 2005 Thiết lập phương trình Ginzburg Landau: 2 2 i A(r ) (r ) + (r ) + | (r ) |2 (r ) = 0 2m c Tính mật độ dòng siêu dẫn: ... Year of PHYSICS 2005 Khóa bồi dưỡng nâng cao kiến thức chuyên môn Nhiệt dung và bước nhảy nhiệt dung trong quá trình chuyển pha siêu dẫn World Year of PHYSICS 2005 Khóa bồi dưỡng nâng cao kiến thức chuyên môn Nhiệt dung và bước nhảy nhiệt dung trong quá trình chuyển pha siêu dẫn World Year of PHYSICS 2005 C = C f + Ce = T 3 + T T C = C f + Ce = A D C A 2 = 3 T + T D C/T (mJ.mol-1.K-2) 3 + T tg... chuyển pha siêu dẫn World Year of PHYSICS 2005 e e C (TC ) = C S (TC ) C N (TC ) 1,42TC C =T dS dT CS (J.mol-1.K-1) dS (S S S N ) dT dH c 1 S = S S S N = Hc 4 dT C (TC ) = C S C N = T d C = T dT 2 H c dH c TH c d H c T dH c + = 2 4 dT 4 dT 4 dT T dH c C = C 4 dT C 2 2 T (K) Khóa bồi dưỡng nâng cao kiến thức chuyên môn Phương pháp xác định nhiệt dung của chất siêu dẫn ở nhiệt... thông số trật tự là hàm sóng vĩ mô và chính là hàm sóng mô tả cặp điện tử siêu dẫn (cặp Cooper) Khóa bồi dưỡng nâng cao kiến thức chuyên môn tính chất của cặp cooper World Year of PHYSICS 2005 Tuân theo tất cả các định luật bảo toàn như: Điện tử có p, k , s () là dương Điện tử có p, k , s () là âm Từ việc tạo cặp Cooper dẫn đến: nS = |(r)|2 { = 0 Khóa bồi dưỡng nâng cao kiến thức chuyên môn Khái . được là: r < 10 -26 m. Khái niệm nhiệt độ thấp: Trong lĩnh vực Vật lý Siêu dẫn và Vật lý Nhiệt độ thấp người ta cho rằng vùng nhiệt độ T < 100 K được. cả điện trở dư) -> ta nói rằng Vật liệu đã ở trong trạng thái siêu dẫn. Giá trị điện trở suất của kim loại siêu dẫn xác định được là: r < 10 -26