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Efecto Josephson

Principio

Mecánica cuántica en línea en forma, tales como partículas microscópicas de electrones tienen la dualidad onda-partícula, cuando los dos metales por un espesor de capa de varias decenas a varios cientos de A se separa por un medio aislante, electrones, etc pueden pasar a través de la barrera y el movimiento. Después de que el voltaje aplicado, la corriente túnel se puede formar, un fenómeno conocido como efecto túnel. Si el aparato anterior en dos superconductor de metal, cuando el espesor de la capa dieléctrica se reduce a aproximadamente 30A, por los pares de electrones superconductores producirá efecto túnel largo coherente, llamado efecto Josephson

1962, BD Josephson unión superconductor se calcula sobre ambas caras del efecto túnel, los siguientes resultados importantes: ① en la capa de óxido de unión pares de electrones superconductores formados por una corriente superconductor, y no aparecen en la tensión de la unión, llamado DC efecto Josephson. Campo magnético externo, la unión con superconductores producen los campos magnéticos máximos supercorriente cambios regulares. ② Cuando la unión de U cuando se aplica un voltaje, la corriente superconductor de alta frecuencia, la eficiencia de 2eV / h (h es la constante de Planck), que se llama efecto Josephson.1963, CD Anderson y JH Rowell observaron en los experimentos para el efecto Josephson DC. Lowell ha confirmado en experimentos de corriente máxima superconductor y el campo magnético entre la teoría de Josephson a continuación, se confirmó plenamente.

Mecanismo físico

Josephson efecto de los mecanismos físicos son: el estado superconductor es una nueva fase ordenada de largo alcance, a continuación, se condensan en los pares de electrones de electrones. Pares de electrones pueden pedir φ descripción de parámetros (r). φ (r) de la longitud de los procedimientos de caracterización φ de fase superconductores, en un cierto punto para determinar su valor, se determina el valor de los otros puntos. Superconductores a Granel interna actual y potencial vector igual a cero, independiente de la fase de coordenadas es una constante. Si la capa de óxido intermedio es relativamente gruesa, correlación de fase se destruye, φ1 y φ2 irrelevante. Si la capa de óxido intermedio es lo suficientemente delgado, la penetración de la función de onda tanto de la capa de óxido y conectándolos entre sí. Cuando la diferencia de fase no es cero, la función de onda de la capa de óxido cerca de las fluctuaciones inevitables causada por el flujo de electrones. Cuando φ1 φ2-es constante, la corriente a través de la unión, lo que ocurrió dc efecto Josephson voltaje cero.

Principales aplicaciones

Efecto Josephson se utiliza principalmente para:

① El efecto Josephson se hace con alta sensibilidad magnetómetro con una sensibilidad de 10 gauss, medibles latido del corazón humano y los cambios en el campo magnético en el interior del cerebro humano para hacer "MCG" y "MEG". En física se han aplicado también la investigación y la prospección geológica y otros aspectos.

② En metrología, en la década de 1970 desarrolló un sistema de control de tensión de referencia. Efecto Josephson también se utiliza para producir galvanómetro de alta precisión, comparador de tensión, comparador de corriente y de tensión de RF, corriente, potencia y la medición de precisión de atenuación.

③ como, detector de ondas submilimétricas milímetro y el mezclador, la ventaja de bajo nivel de ruido, ancho de banda de frecuencia, de baja pérdida.

④ unión Josephson se puede utilizar como conmutación de ordenador y componentes de memoria. Frecuencia de conmutación ha alcanzado 10 ps, ​​el consumo de energía es pequeña.


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