約瑟夫森效應
約瑟夫森效應 是指在通過約瑟夫森結（JJ）時發生的超流效應——即在沒有任何電壓作用的情況下有電流流過一個不定的距離。約瑟夫森結是由兩個超導體通過弱連接構成的。其中弱連接可以用薄絕緣壁（稱為超導-絕緣-超導接點，或S-I-S）、短的非超導金屬節（S-N-S）或一種物理上能收縮以減弱連接點超導性的物質（S-s-S）構成。 約瑟夫森效應是一個巨觀量子效應。它是以英國物理學家布賴恩·約瑟夫森的名字命名的，約瑟夫森在1962年論證了通過弱連接的電流和電壓之間的數學關係。[1][2] 事實上，約瑟夫森效應在1962年以前已經在實驗上觀測到了，[3]但是被認為是由於連接部分過短或者絕緣壁的破壞導致了電子能夠在超導體之間傳導。這個前期的解釋是有爭議的。第一個發表文章聲明發現約瑟夫森效應並做了相關實驗驗證的是Anderson和Rowell。[4]他們被授予了這個效應的專利權，但從來沒有實施，也沒有被挑戰。在約瑟夫森的論證前，人們認為它只是正常的（即非超導性的）電子通過量子穿隧穿過了絕緣壁而已。是約瑟夫森第一個把它解釋為具有超導性的庫伯對的穿隧效應。因這項工作，約瑟夫森在1973年被授予了諾貝爾物理學獎。[5]約瑟夫森結在量子電路中由廣泛的應用，例如SQUID、超導量子位元和RSFQ數值電路等。
Dayem橋是一種不同於約瑟夫森結的薄層，它是由一根幾微米或更短尺寸的超導線構成的弱連接部分。[6][7]
特性
每一個約瑟夫森結都具有一個臨界電流（電流大小與圖中藍綠色部分的寬度和電子能帶結構等有關）。如果流過約瑟夫森結的電流小於這個臨界電流，則約瑟夫森結上無電壓降。電流稍大於臨界值，就會發生多重安德烈夫反射。電流大到使結兩邊電壓差超過圖中超導體的帶隙時，電流-電壓關係就變得線性，多重安德烈夫反射消失。
應用
用兩個約瑟夫森結把兩根超導導線連成一個環，就製備了一個超導量子干涉儀(SQUID)。
參考文獻
- B. D. Josephson. The discovery of tunnelling supercurrents. Rev. Mod. Phys. 1974; 46(2): 251-254.
- Pablo Jalliro-Herrero et al, Quantum supercurrent transistors in carbon nanotubes. Nature. 2006;439: 953-956
參看
參考文獻
- ^ Josephson, B. D., "Possible new effects in superconductive tunnelling," Physics Letters 1, 251 (1962) doi:10.1016/0031-9163(62)91369-0
- ^ Josephson, B. D. The discovery of tunnelling supercurrents. Rev. Mod. Phys. 1974, 46 (2): 251–254. Bibcode:1974RvMP...46..251J. doi:10.1103/RevModPhys.46.251.
- ^ Josephson, Brian D. The Discovery of Tunneling Supercurrents (Nobel Lecture) (PDF). December 12, 1973.
- ^ Anderson, P W; Rowell, J M. Probable Observation of the Josephson Tunnel Effect. Phys. Rev. Letters. 1963, 10: 230. Bibcode:1963PhRvL..10..230A. doi:10.1103/PhysRevLett.10.230.
- ^ The Nobel prize in physics 1973, accessed 8-18-11
- ^ Anderson, P. W., and Dayem, A. H., "Radio-frequency effects in superconducting thin film bridges," Physical Review Letters 13, 195 (1964), doi:10.1103/PhysRevLett.13.195
- ^ Dawe, Richard. SQUIDs: A Technical Report - Part 3: SQUIDs (website). http://rich.phekda.org. 28 October 1998 [2011-04-21]. 外部連結存在於
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