度λ时,界面能为正值,表明超导态一正常态界面的出现使体系的能量上升,因此将不 会出现超导态与正常态共存的混合态,因此这类超导体从超导态向正常态过渡时不经过 混合态,被称作第Ⅰ类超导体。另一种超导体的ξ<λ,界面能为负值,表明超导态一 常态界面的出现对降低体系的能量有利,体系中将出现混合态,这类超导体被称作第 Ⅱ类超导体。在T附近,由金兹堡一朗道理论可以得到 k-shiQeH c()(9. 4) 利用金兹堡一朗道方程计算界面能可以得到: K<时,界面能Om>0,为第I类超导体;>、1 一时,Om<0,为第Ⅱ类超导体 只有当临界温度、临界磁场和临界电流三者都高时,超导体才有实用价值。第Ⅰ类 超导体的临界磁场(μHc)较低,一般在0.IT量级,因此第Ⅰ类超导体的应用十分有限。 目前有实用价值的超导体都是第Ⅱ类超导体,因为第Ⅱ类超导体的上临界磁场很高,如 Nb3sSn的上临界磁场μoHe2超过20T,明显地高于第Ⅰ类超导体。在第Ⅱ类超导体中引 入各种尺寸与相干长度ξ接近的缺陷,如第二相的沉淀、化学杂质、大量空位、位错群 对磁通线有钉扎作用,能够有效地提高临界电流,这些缺陷被称作钉扎中心。引入 有强钉扎作用的缺陷可以大幅度提高超导体的临界电流密度 §94超导隧道效应 考虑被绝缘体隔开的两个金属,如图9.12所示。绝缘体通常对于从一种金属流向 另一种金属的传导电子起阻挡层的作用。如果阻挡层足够薄,则由隧道效应,电子具有 相当大的几率穿越绝缘层。当两个金属都处于正常态,夹层结构(或隧道结)的电流一电 压曲线在低电压下是欧姆型的,即电流正比于电压,如图9.13所示。1960年贾埃弗(L Giaever)首先发现如果金属中的一个变为超导体时,即形成正常金属( normal metal) 绝缘体( insulator))-超导体( (superconductor)NS)结时,电流一电压的特性曲线由图913(a) 的直线变为图913(b)的曲线。 约瑟夫逊(B.D. Josephson1962年提出,由于库珀电子对的隧道效应,超导体一绝 缘体一超导体(SIS)结在电压为零时也会有超导电流:如在结上加上电压V,会出现频率 为2eV/的交流超导电流。不久实验便证实了他的预言。度λ时，界面能为正值，表明超导态－正常态界面的出现使体系的能量上升，因此将不 会出现超导态与正常态共存的混合态，因此这类超导体从超导态向正常态过渡时不经过 混合态，被称作第Ⅰ类超导体。另一种超导体的ξ＜λ，界面能为负值，表明超导态— 正常态界面的出现对降低体系的能量有利，体系中将出现混合态，这类超导体被称作第 Ⅱ类超导体。在Tc附近，由金兹堡—朗道理论可以得到: λ (T)eH(T) 2 ξ λ c 2 L L h κ == (9.14) 利用金兹堡—朗道方程计算界面能可以得到： 2 1 κ < 时，界面能σns＞0，为第Ⅰ类超导体； 2 1 κ > 时，σns＜0，为第Ⅱ类超导体。 只有当临界温度、临界磁场和临界电流三者都高时，超导体才有实用价值。第Ⅰ类 超导体的临界磁场(μ0HC)较低，一般在 0.1T量级，因此第Ⅰ类超导体的应用十分有限。 目前有实用价值的超导体都是第Ⅱ类超导体，因为第Ⅱ类超导体的上临界磁场很高，如 Nb3Sn的上临界磁场μ0HC2超过 20T，明显地高于第Ⅰ类超导体。在第Ⅱ类超导体中引 入各种尺寸与相干长度ξ接近的缺陷，如第二相的沉淀、化学杂质、大量空位、位错群 等，对磁通线有钉扎作用，能够有效地提高临界电流，这些缺陷被称作钉扎中心。引入 具有强钉扎作用的缺陷可以大幅度提高超导体的临界电流密度。 §9.4 超导隧道效应 考虑被绝缘体隔开的两个金属，如图 9.12 所示。绝缘体通常对于从一种金属流向 另一种金属的传导电子起阻挡层的作用。如果阻挡层足够薄，则由隧道效应，电子具有 相当大的几率穿越绝缘层。当两个金属都处于正常态，夹层结构(或隧道结)的电流－电 压曲线在低电压下是欧姆型的，即电流正比于电压，如图 9.13 所示。1960 年贾埃弗(I. Giaever)首先发现如果金属中的一个变为超导体时，即形成正常金属（normal metal）－ 绝缘体(insulator)－超导体(superconductor)(NIS)结时，电流－电压的特性曲线由图 9.13(a) 的直线变为图 9.13(b)的曲线。 约瑟夫逊(B. D. Josephson)1962 年提出，由于库珀电子对的隧道效应，超导体－绝 缘体－超导体(SIS)结在电压为零时也会有超导电流；如在结上加上电压 V，会出现频率 为 2eV/ h 的交流超导电流。不久实验便证实了他的预言。 9