3. Учебно-методические материалы дисциплины

Основная литература:

1. Шмидт В.В. Введение в физику сверхпроводников. М.: МЦМНО 2000 , 348 с.

2. Роуз-Инс А., Родерик Е. Введение в физику сверхпроводимости - М.:Мир, 1972 г., 272 с.

3. Уильямс Дж. Сверхпроводимость и ее применение в технике - М.:Мир, 1973 г., 296 с.

4. Солимар Л. Туннельный эффект в сверхпроводниках и его применение в технике - М.:Мир, 1974 г., 428 с.

5. Ван-Дузер Т., Тернер Ч. Физические основы сверхпроводниковых устройств и цепей -М.:Радио и связь, 1984 г., 344 с.

Дополнительная литература:

1. Интегральные схемы и микроэлектронные устройства на сверхпроводниках. /Под ред. В.И. Алферова. - М.: Радио и связь, 1985 г., 232 с.

2. Бароне А., Патерио Дж. Эффект Джозефсона. Физика и применения. М,:Мир, 1984 г., 640 с.

3. Высокотемпературные сверхпроводники. /Под ред. Д. Нелсона, М. Уиттинхема, Т. Джоржа. - М.: Мир, 1988 г., 400 с.

4. Лихарев К.К., Ульрих Б.Т. Системы с джозефсоновскими контактами. - М.:МГУ, 1978 г. 447 с.

5. Лихарев К.К. Введение в динамику джозефсоновских переходов. - М.:Наука, 1985 г., 320 с.

4. Контроль изучения дисциплины

Зачет в соответствии с расписанием зачетно-экзаменационной сессии.

Вопросы к зачету.

1. Термодинамика и магнитные свойства сверхпроводников, развитие теории сверхпроводимости.

2. Уравнение Лондонов.

3. Комплексная проводимость, кинетическая индуктивность сверхпроводника.

4. Скин-эффект и поверхностный импеданс в сверхпроводниках.

5. Уравнения Гинзбурга-Ландау.

6. Длина когерентности, глубина проникновения, сверхпроводники I и II рода.

7. Критическое поле и критический ток тонкой сверхпроводящей пленки.

8. Поле одиночного вихря, первое критическое поле сверхпроводника второго рода.

9. Взаимодействие вихрей, второе критическое поле сверхпроводника II рода.

10. Критический ток в сверхпроводниках второго рода.

11. Электрон-фононное взаимодействие, основное состояние сверхпроводника.

12. Спектр элементарных возбуждений сверхпроводника.

13. Туннельный эффект в сверхпроводниках.

14. Джозефсоновское туннелирование.

15. Стационарный и нестационарный эффекты Джозефсона.

Задачи.

1. Для свинца T_c=7,2 K, H_cm=803 Э, насколько понизится свободная энергия 1 см³ свинца при переходе его в магнитном поле при 4,2 К в сверхпроводящее состояние?

2. Бесконечная ластина толщины d<< из сверхпроводника первого рода помещена в однородное внешнее магнитное поле H<H_cm, параллельное поверхности пластины. Найти распределение магнитного поля и сверхпроводящего тока в пластине.

3. По бесконечной пластине толщиной d из сверхпроводника первого рода течет ток с линейной плотностью I. Найти распределение магнитного поля и тока в пластине.

4. Найти энергию границы раздела нормальной и сверхпроводящей фазы для олова при Т=0,9Т_С, приняв =8,710^-6 см, =4,3510^-5 см.

5. Пленка из свинца толщиной d=200 А напылена на стеклянную подложку. Найти критическое поле и критическую плотность тока, приняв H_cm= 803 Э, = 390 А.

6. Точечный контакт имеет критический ток 1 мкА и сопротивление в нормальном состоянии 2 Ом. Через него пропускается постоянный ток 1,2 мкА. Найти постоянное напряжение на контакте и частоту джозефсоновской генерации.

7. Джозефсоновский переход с критическим током 1 мкА замыкает кольцо с индуктивностью 10^-9 Гн. Внешний источник задает ток, часть которого течет через переход, а часть, равная 0,4 мкА, - по кольцу. Найти задающий ток источника .

8. Для сверхпроводящего сплава H_cm=1500 Э, Н_с2=30 кЭ. Найти глубину проникновения магнитного поля .

9. Найти третье критическое поле сверхпроводника, для которого Н_cm=900 Э, =2500 А.

10. Ширина энергетической щели индия = 5,310^-4 эВ. Найти критическую температуру T_С.

Минимальные требования.

1. Какие механизмы могут приводить к появлению потерь в сверхпроводниках на высокой частоте?

2. Почему критический ток в проводе из сверхпроводника первого рода про­порционален диаметру провода, а для второго рода - сечению?

3. Что такое ток распаривания, как его измерить?

4. Чем отличаются пиппардовские сверхпроводники от лондоновских?

5. Что такое кинетическая индуктивность сверхпроводника? Как связана она с поверхностным импедансом? Почему кинетическая индуктивность не учитывается в нормальных металлах?

6. Запишите уравнения Гинзбурга-Ландау, поясните смысл глубины проникновения и длины когерентности.

7. Почему в сверхпроводниках первого рода не наблюдаются вихри?

8. Какого рода фазовый переход при T<Tс наблюдается в массивных сверхпроводниках и тонких пленках? Поясните разницу.

9. С чем связан перегрев мейсснеровского состояния, когда он наблюдается?

10. Как связаны второе и третье критические поля с полем H_cm? Что происходит со сверхпроводником второго рода в поле H_c1, H_c2, H_cm?

11. Что такое резистивное состояние сверхпроводника? Чем оно отличается от промежуточного и смешанного?

12. Что такое энергетическая щель для сверхпроводников. Как ее измерить?

13. Что является элементарным возбуждением для сверхпроводника? Нарисуйте энергетический спектр и плотность состояний для них

14. Нарисуйте вольт-амперную характеристику туннельного контакта S₁IS₂ (₁₂) и соответствующие ей энергетические диаграммы.

15. В чем заключается полупроводниковая модель для сверхпроводника? В каких случаях она не применима?

16. Запишите стационарное и нестационарное уравнения Джозефсона. Как зависит критический ток от магнитного поля?

Вопросы контрольной работы.

1. Нарисуйте спектр элементарных возбуждений сверхпроводника.

2. Нарисуйте вольт-амперную характеристику туннельного перехода сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник при ₁₂ и Т>0.

3. Дайте определение критических полей и критических токов для сверхпроводников первого и второго рода. Как их измерить?