从金属原子气样本上观察到约瑟夫森效应

1962年由B·D·约瑟夫森首先在理论上预言了电子能通过两块超导体之间薄绝缘层的量子隧道效应，这个预言在一年之后得到了实验上的证实．为表彰约瑟夫森的理论预言，1973年授予他诺贝尔物理学奖，由此普遍称为约瑟夫森效应．该效应的内容得到充实和完善，应用也快速发展，逐渐形成一门新兴学科——超导电子学．两块超导体夹一层厚度适当的薄绝缘材料的组合称S-I-S超导隧道结或约瑟夫森结．约瑟夫森效应分为两种：     

超导体中的隧道效应

在超导体研究领域里，能够很快发展到目前国际上出现的探索一高温超导体"材料的激烈竞赛阶段．与在超导体最初研究阶段作出过突出贡献的物理学家--I·贾埃弗是分不开的．他最先把隧道效应用于对超导体的研究，多次成功地观察到在零电压下穿过超导体隧道结的超导电流，即两块超导体之间除穿现象显示出的负阻抗特性，从而验证了超导理论的正确性．．获得了1973年诺贝尔物理学奖·1952年他以并不出众的成绩从学校毕业，受雇于加拿大通用电力公司．起初从事薄膜技术和隧道效应方面的实验研究，期望在这方面有所突破，找到制造新电子器件的途径…     

约瑟夫森效应的历史、性质与应用

 1.约瑟夫森效应的历史1959年,美国物理学家加埃弗(ＩｖａｒＧｉａｅｖｅｒ)做了一个重要的实验:他把一块超导体和一块正常导体连接在一起,中间放一块很薄的绝缘介质,这层绝缘介质对于电子来说就是一个势垒,当他在连接起来的超导体和正常导体两边加上电压后,发现电子可以穿过,他把这种现象叫做隧道效应。1960年加埃弗将两边换成超导体,仍然产生了隧道效应。但是,加埃弗的实验现象并没有引起科学界的足够重视,因为在超导研究的初期人们就已经知道,超导电流是由电子对构成的,电子对穿过绝缘层的可能性太小了。     

正常金属/自旋三重态p波超导体结隧道谱的奇异性

利用Blonder，Tinkham和Klapwijk理论计算了正常金属/绝缘层/正常金属/自旋三重态的p波超导体结的隧道谱和平均电流.计算结果表明：在自旋三重态p波超导结的隧道谱中存在零偏压电导峰、零偏压电导凹陷和双凹陷结构，并有微分电导随偏压震荡的现象出现，在I-V曲线上出现电流台阶.这些结果在理论上支持Sr₂RuO₄的超导态是自旋三重态p波超导态. 关键词： 自旋三重态超导体 p波超导体 隧道谱     

高温超导体中磁通涡旋的量子隧道效应——TIBaCaCuO化合物磁弛豫…

本报道了ＴＩＢＡＣａＣｕＯ超导体（２２１２，２２２３单相，多晶及薄膜材料）中磁弛豫现象的实验结果，从实验上证实了能量运动由热激活到非热激活机制的转变，实验中得到与温度无关的磁弛豫速率与由通量运动量子隧道效应理论计算结果相一致，同时讨论了各向异性和磁场对磁通的量子漂移速率的影响。     

正常金属/绝缘层/正常金属/f波超导体量子点接触的微分电导（英文）

在Blonder–Tinkham–Klapwijk理论的框架下,计算了正常金属/绝缘层/正常金属(N/I/N)/f波超导体量子点接触的隧道谱.结果表明:在单模情况下,当f22 x-y波超导体的a轴与正常金属/f22 x-y波超导体间的界面夹角α为零度时,零偏压电导随绝缘层到界面的距离(L)变化,这导致了隧道谱中零偏压电导峰的出现或消失;当α=π/4,零偏压附近的电导随绝缘层势垒的增加,从零偏压电导峰逐渐变成了V型结构,能隙内的谱线出现尖谷,并随L的变化发生谷裂.N/I/N/f波超导体量子点接触隧道谱的这些特征与N/I/N/d波和N/I/N/p波超导体量子点接触隧道谱的特征不同,利用这些特征,我们能把f波超导体与d波和p波超导体区别开.     

相位与约瑟夫森效应及其在超导中的应用

 许多物理效应(如多普勒效应,约瑟夫森效应、ＡＢ效应、干涉效应、量子霍尔效应)都与相位紧密相关,且相位的物理效应已在很多领域中得到了验证和应用。本文就相位与约瑟夫森效应及其在超导现象中的应用进行分析和讨论。一、约瑟夫森效应当两块超导体之间所夹绝缘层的厚度很薄(10-7ｃｍ左右)时,两超导体中的电子对会因隧道效应而耦合,电子对将从一块超导体进入另一超导体,形成超导(隧导)电流,而两超导区的电子对波函数具有确定的相位关系,这种现象称为约瑟夫森效应。1962年约瑟夫森研究了两块超导体被一层薄绝缘层分开的Ｓ-Ｉ-Ｓ结,即超导的隧道结,从理论上预言将会有以下的物理效应。     

高温超导隧道电流及旋光效应与混合配对态

给出了s+id波混合配对态前提下，有关YBa₂Cu₃O₇ Josephson隧道实验现象的分析支持了这类混合配对态提法的合理性.结合对超导体旋光现象的分析，显示了Γ₁+Γ₄表象的可取性.对分数磁通的存在性问题也展开了讨论. 关键词：     

N/I/d波超导体c轴隧道结的微分电导

以方势垒描述绝缘层,对N/I/d波超导体c轴隧道结的微分电导进行了研究.结果表明:在N/I/d波超导体c轴隧道结的隧道谱中存在V型结构、能隙外的凹陷和小的零偏压电导峰.这一结果能很好的解释相关的实验现象.     

铁基超导体的扫描隧道显微镜研究进展

铁基高温超导体自2008年发现以来,对其超导电性的研究一直是一个热门的课题.扫描隧道显微镜能够在原子尺度进行表面形貌和隧道谱测量,从微观角度研究电子态密度的信息,是研究超导的重要谱学手段.近年来,在铁基超导电性方面,扫描隧道显微镜实验已经积累了一些有价值的结果,本文进行了总结介绍.铁基超导体是多带多超导能隙的超导体,不同材料的费米面结构有很大的变化.扫描隧道显微镜证明,同时有电子和空穴费米面最佳掺杂的铁基样品超导能隙结构是无节点并带有能隙符号变化的s^±波.而进一步的实验发现在没有空穴费米面的FeSe基超导体中也存在能隙符号的相反,对统一铁基超导体的配对对称性提供了重要实验证据.此外,扫描隧道显微镜在研究铁基超导体的电子向列相、浅能带特性、可能的拓扑特性方面,提供了重要的实验数据.本文对上述相关内容进行了总结,并做了相应分析和讨论.     

重费米子超导体UPd2Al3与常规超导体Nb之间波函数的量子相干效应

超导体的电子波函数对称性一直是引人注目的重要问题。本研究了波函数为Ｐ态或ｄ态的“高温”重费米子超导体ＵＰｄ２Ａｌ３（Ｔｃ￣２Ｋ）与Ｓ态的常规超导体Ｎｂ之间的量子相干效应。精确测量表明，在一个包括由上述两种超导体组成的Ｊｏｓｅｐｈｓｏｎ结的超导环中，有持续电流产生，且环中磁通是量子化的，每一个磁通量大小为（０．９９±０．０３）ｈ／２ｅ，明确无误的表明这一复合系统中两种对称性不同的波函数位相相干。此     

量子线/绝缘层/p波超导体结的隧道谱

用Bogoliubov-de Gennes方程来研究量子线/绝缘层/p波超导体结(q/I/p)中的准粒子输运过程，利用推广的Blonder，Tinkham和Klapwijk模型计算绝对零度和有限温度下q/I/p的一级谐波隧道谱.和量子线/绝缘层/d波超导体结的一级谐波隧道谱不同的是q/I/p的一级谐波隧道谱中存在零偏压电导峰.随着q/I/p中绝缘层的势垒散射增强，q/I/p的一级谐波隧道谱中零偏压电导峰变高.     

超导体／半导体界面处的电子相互作用──JOFET器件和Andreev反射

介绍了低维系统物理与器件研究领域内最近兴起的一个十分引人注目的交叉学科课题：超导体／半导体／超导体双异质结结构中电子在超导体／半导体界面处的相互作用行为，包括超导邻近效应（ｐｒｏｘｉｍｉｔｙｅｆｆｅｃｔ）及Ｊｏｓｅｐｈｓｏｎ场效应晶体管（ＪＯＰＥＴ）的探索研究，此外，还讨论了此领域内一个重要物理问题──Ａｎｄｒｅｅｖ反射。     

光照对YBa2Cu3Ox的Tc及正常态电阻的影响

近几年对高温氧化物超导体ＹＢＣＯｘ的光照效应的研究，尤其是持久的光照效应的发现表明：高温氧经物超导体的光照效应与传统超导体的不同，对ＹＢＣＯｘ光照以后发现期电阻率下降，ＴＣ有所升高，而且这种状态的弛豫时间不长，可以是十几小时到几十小时。     

层状铜氧化物超导体的有限温Landau理论

采用有限温的Landau理论来描述层状铜氧化物超导体中的竞争序和层间Josephson隧道效应 .通过讨论单层和双层铜氧面结构的超导体中序参量的相图，并与实验相比较来确定理论中 唯象参数的合理范围，同时也解释了在最佳掺杂区附近赝能隙的转变温度远高于与之对应的 能量尺度这个颇具疑惑的实验事实.再将理论应用到多层的超导体系，计算了超导转变温度 T_c随体系层数N的变化，在合理的参数空间里，最佳掺杂区附近的计算结果与现 有的实验相一致，而在极度欠掺杂区和极度过掺杂区的单调性上升可作为理论预言 关键词： 竞争序 层间Josephson隧道效应 电荷不平衡 赝能隙     

Meissner效应与磁悬浮

根据Ｍｅｉｓｓｎｅｒ效应，利用电动力学中的镜像法分析超导体与磁体间的相互排斥作用，并由此计算了小磁体的磁悬浮高度。     

d(x2-y2)+idxy混合波正常金属/绝缘层/超导体结中的隧道谱

考虑界面粗糙散射,在Blonder-Tinkham-Klapwijk(BTK)理论框架下,通过求解Bogoliubov-de-Gennes(BdG)方程,分别计算T=0K和有限温度下,d_(x²-y²)+id_xy混合波正常金属绝缘层超导体结中的准粒子输运系数和隧道谱.研究表明:隧道谱中的电导峰的劈裂程度强烈地依赖于d_xy波分量的强度、超导体的晶轴方位和界面粗糙强度,而温度的升高能压低电导峰. 关键词： NIS结 (x²-y²)+id_xy混合波超导体')" href="#">d_(x²-y²)+id_xy混合波超导体 隧道谱     

粗糙界面对铁磁半导体/d-波超导隧道结隧道谱的影响

考虑到铁磁半导体和d-波超导体中空穴的有效质量和费米速度错配,运用推广了的Blonder-Tinkham-Klapwijk(BTK)理论模型,研究了粗糙界面散射对铁磁半导体/d-波超导(FS/DS)隧道结的隧道谱的影响.研究表明:(1)铁磁半导体和d-波超导体中空穴的有效质量和费米速度错配对系统的微分电导影响显著;(2)粗糙界面散射对Andreev反射有抑制作用.     

用于超导隧道结测量的程控电压偏置交流电桥

我们通过电子隧道效应可以研究超导体的能隙、电子状态密度和声子谱.隧道结电流I和电压V的特性决定了超导体的能隙,电导σ(=a/dV)和V的特性与超导体的电子状态密度有关,dσ/dV(=d2I/dV2)和V的特性反应了超导体声子谱的特征. 在参考文献[l—5]中,介绍了几种测量隧道结电流电压特性的电桥电路.这些电路或者加恒定的电流调制信号测量dV/dl 和d2V/dI2与V的关系,或者加电压调制信号测量dI/dV和d2I/dV2与V的关系.加恒压调制信号的电路进而分为直流恒流偏置和直流恒压偏置两种. 我们采用恒压偏置和恒压调制的电桥电路,是因为这种电路不仅可…     

外场中超导结的直流约瑟夫逊电流的计算

外加磁场对超导体/半导体/超导体结的临界电流有一定影响。超导结的临界电流与磁场的曲线非常类似于单色光在单狭缝衍射的夫琅和费图样。该文在未考虑外加磁场的超导体/半导体/超导体结的临界电流的基础上,进一步对外加磁场的情形进行了研究,并对其结果借助M athem atica软件做了进一步的讨论。