Josephsono reiškinys: Josephsono sandūra (a) ir per ją tekančios srovės j priklausomybė (b) nuo įtampos U tarp superlaidžiųjų elektrodų; raudona linija vaizduoja srovę; Er – elektronų porų ryšio energija, e – elektrono krūvis, jc – kritinė srovė

Josephsono reiškinỹs (Džòzefsono reiškinỹs), elektros srovės tekėjimas tarp dviejų superlaidininkų, atskirtų labai plonu dielektriko (izoliatoriaus) sluoksniu. Superlaidininko‑izoliatoriaus‑superlaidininko darinys vadinamas Josephsono, arba SIS (angl. Superconductor‑Insulator‑Superconductor), sandūra. Yra stacionarusis (pastoviosios srovės) ir nestacionarusis (kintamosios srovės) Josephsono reiškinys. Medžiagai pereinant iš normaliosios būsenos į superlaidumo laisvieji elektronai (krūvininkai) pradeda judėti tvarkingai (jų nebesklaido gardelės virpesiai). Tvarkingai judantys elektronai sąveikauja vieni su kitais sudarydami trumpai gyvuojančias poras (klasikiniuose superlaidininkuose – Cooperio poras). Jei dielektriko sluoksnis I (pav., a) yra plonas (nuo nanometro dalių iki kelių dešimčių nanometrų) ir elektronai gali pro jį prasiskverbti (tuneliuoti), abiejų superlaidininkų elektronai įgyja tokią pat energiją ir superlaidininkuose nusistovi ta pati krūvininkų judėjimo tvarka.

Prie SIS sandūros prijungus elektros energijos šaltinį elektronų porų srovė j (j < jc; čia jc – kritinė srovės vertė) pro dielektriko sluoksnį teka esant nulinei įtampai tarp superlaidžiųjų elektrodų (stacionarusis Josephsono reiškinys; pav., b), t. y. kaip per ištisinį superlaidininką, lyg dielektriko sluoksnio nebūtų. Kritinė šios srovės vertė jc priklauso nuo dielektriko sluoksnio storio, sandūros ploto ir magnetinio lauko stiprio. Srovei viršijus jc tarp elektrodų atsiranda pastovioji įtampa U ir pro dielektriko sluoksnį teka kintamoji elektronų porų srovė (nestacionarusis Josephsono reiškinys). Šiuo atveju Josephsono sandūra spinduliuoja elektromagnetines bangas, kurių dažnio ν ir įtampos U vertes sieja sąryšis ν = 2eU/h = 4,8·1014 V–1s–1; čia e – elektrono krūvis, h – Plancko konstanta. Jei U > 2Er / e (Er – elektronų porų ryšio energija arba superlaidininko draudžiamosios energijos tarpas), pro dielektriko sluoksnį pradeda tekėti normalių elektronų srovė. Naudojant stacionarųjį Josephsono reiškinį gaminami ypač jautrūs magnetinio lauko jutikliai, t. p. labai spartūs ir mažai energijos naudojantys jungikliai, nestacionarųjį – Josephsono įtampos etalonai.

1962 šį reiškinį numatė ir aprašė B. D. Josephsonas. Stacionarųjį Josephsono reiškinį 1963 su kitais atrado Ph. W. Andersonas bei sukūrė jo mikroskopinę teoriją.

1813

Papildoma informacija
Turinys
Bendra informacija
Straipsnio informacija
Autorius (-iai)
Redaktorius (-iai)
Publikuota
Redaguota
Siūlykite savo nuotrauką