超导体的能隙

超导体的能隙【超导体的能隙】超导体最低激发态与基态之间存在一定的能量间隙 。能隙的存在使得在温度远低于临界温度时,超导体中单电子(正常电子)的数目按 exp(-2/)变化 。
超导体最低激发态与基态之间存在一定的能量间隙 。拆散一个电子对(库珀对)产生两个单电子至少需要能隙宽度2的能量 。热运动可以拆散电子对产生单电子 。能隙的存在使得在温度远低于临界温度时,超导体中单电子(正常电子)的数目按 exp(-2/)变化 。这就导致超导体的电子比热容和热导率按温度指数规律变化 。当电磁波(微波或远红外线)的频率足够高 (≥2)时,同样可以激发出单电子 。此时超导体会强烈地吸收电磁波 。在以超导体为一个电极的隧道结中,当结电压足够高(≥/)时,大量的电子对被拆散,形成单电子参与隧道过程,使隧道电流在=/处突然上升,若隧道结的两个电极都是超导体,能隙为、,则在=(+)/处突然上升 。这些现象都证明能隙的存在,并可用来测定能隙值2 。能隙的存在是超导微观理论的基础之一 。BCS理论从量子力学基本原理出发推导出能隙的存在,并预言了它与温度以及(0)和临界温度的关係〔(0)为绝对零度下的能隙〕 。能隙与温度的关係在许多超导体上得到证实 。对于Sn、In、Al等超导体, 2(0)/的测量值与BCS理论预言的值3.53一致 。但是,对于Pb和Hg,实验值分别为4.3和4.6,与理论值差异相当大 。强耦合超导理论能够很好地解释这些差异(见强耦合超导体) 。能隙的发现为BCS理论的建立奠定了基础 。但是,能隙并不是超导性存在的必要条件 。某些杂质可以降低超导体的临界温度,但它使能隙减小得更快 。高于某一杂质浓度时,能隙已降低为零,但却仍是有限值 。这就出现了无能隙超导体 。磁场也可以造成无能隙的超导体 。