Kapitel 6 Supraleitung

374 Kapitel 6 Supraleitung
• Flussquantisierung
Die Experimente (im Jahr 1961) von Doll, Näbauer und Deaver, Fairbank ergaben
für den Wert des magnetischen Flussquants
Φ 0 ≡ h q s
= h 2e
also q s =2e
→ klarer Beleg, dass
(i) die supraleitenden Ladungsträger aus Elektronen-Paaren bestehen,
und dass
(ii) sich die Gesamtheit dieser Paare in einem kohärenten Zustand befindet.
• Energielücke
Im supraleitenden Zustand existiert am Fermi-Niveau eine Energielücke (”gap”)
im Anregungsspektrum der normalleitenden Elektronen.
Diese Energielücke ist dafür verantwortlich, dass die Cooper-Paare keine Streuung
erfahren 9 , was zum verlustfreien Ladungstransport führt.
Die Existenz der Energielücke wird im Rahmen der BCS-Theorie erklärt. Es gab
eine Reihe von Experimenten, die auf eine Energielücke im Supraleiter hinweisen
und somit die BCS-Theorie bestätigen konnten.
1. Ferninfrarotabsorption
erster experimenteller Nachweis der Existenz einer Energielücke durch
Glover und Tinkham (1957)
Abb. 6.34: Experimenteller Nachweis
der Energielücke mittels
Infrarot-Absorption in V, In und
Sn. Aufgetragen ist die normierte
Differenz der reflektierten Intensitäten
I s im supraleitenden und
I n im normalleitenden Zustand
vs. Photonenfrequenz ν (∝ Energie)
[aus W. Buckel, Supraleitung, VCH
Weinheim, 5. Aufl. (1994); Abb.25].
Die reflektierte Intensität fällt im SL-Zustand stark ab, wenn die Photonenenergie
ausreicht Cooper-Paare aufzubrechen.
→ keine Anregung (d.h. Absorption) für hν < 2∆!
Häufig 2∆ ≈ 3.5k B T c Beispiel: Sn In Ta Pb
2∆/kT c 3.5 3.9 3.0 4.4
9 solange die kinetische Energie der Cooper-Paare nicht zu groß wird