Введение к работе
Актуальность работы. Основным макроскопическим свойством сверхпроводника является нулевое сопротивление прохождению электрического тока, т.е. через вещество в сверхпроводящем состоянии ток проходит как в вакууме, что и поразило современников голландского физика Камерлинг-Оннеса, когда в 1911 году он открыл это замечательное явление. Сверхпроводимость существует в интервале температур 0<Т<Тс, где Тс называется критической температурой. Выше Т0 сверхпроводник становится обычным проводником, т.е. обнаруживает конечное сопротивление току. У подавляющего большинства существующих материалов Тс = 0. Низкотемпературными сверхпроводниками называют проводники с Тс порядка гелиевых. Если сверхпроводимость наступает при азотных температурах, то такие проводники сейчас относят к разряду высокотемпературных.
Если бы удалось синтезировать материал с Тс, равным или выше температур атмосферы на поверхности Земли, то немедленно бы произошла беспрецендетная техническая революция в промышленности - замена всех проводников во всех приборах, устройствах и машинах на такие материалы. Отсутствие в сверхпроводниках выделения джоулева тепла при передачах электроэнергии избавило бы существенным образом от потерь энергии и благоприятно сказалось бы на экологии Земли. Из сказанного следует, что способствующие повышению Тс работы, к которым и относится данное исследование, актуальны.
Насколько замечательно явление сверхпроводимости, на столько же оно трудно поддается пониманию. Без малого прошло 50 лет со дня открытия эффекта до первой модели Бардина, Купера и Шриффера [л.1], удовлетворительно описавшей основные параметры низкотемпературных сверхпроводников. Модель Бардина, Купера, Шриффера не пригодна для прогнозирования высоких Тс в силу упрощений, положенных в основу подхода. То же самое, но по другим причинам следует сказать о теории Элиашберга [л.2] и о множестве появляющихся вслед за открытием керамических сверхпроводников новых моделей. Созданная в нашей республике квантово-статистическая модель сверхпроводимости [л.З] в отличие от всех иных подходов позволяет в аналитическом виде описать свойства идеального сверхпроводника.
Цель работы - получить в рамках квантово-статистической модели аналитическую формулу для критической температуры сверхпроводника.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые:
-
В рамках квантово-статистической модели, без дополнительных упрощений, в общем виде получена аналитическая формула для критической температуры Тс.
-
Установлено дополнительное уравнение квантово-статистической модели, позволяющее рассматривать электрон-фононные взаимодействия общего вида.
-
Вычислена температурная зависимость энергетической щели для сверхпроводников, для которых справедливо стандартное электрон-фононное взаимодействие.
-
Опробована квантово-статистическая модель на свойствах многих конкретных сверхпроводников.
Научная и практическая ценность работы. Выполненные исследования позволяют понять причину малости Тс как для классических сверхпроводников, так и для интерметаллидов, химических соединений на основе переходных атомов и для существующих высокотемпературных сверхпроводников. Как правило, неплохие возможности электронной подсистемы не обеспечиваются в полной мере эффективными спектрами a2F. Выяснение причин низких значений Тс указывает направление поисков высокотемпературных сверхпроводников.
Автор выносит на защиту следующие результаты.
-
Универсальную аналитическую формулу для критической температуры сверхпроводника.
-
Предложенное (дополнительно к существующим) уравнение квантово-статистической модели, позволившее рассматривать электрон-фононное взаимодействие общего вида.
-
Вычисленную температурную зависимость энергетической щели сверхпроводника для случая стандартного электрон-фононного взаимодействия.
-
Установленные по квантово-статистической модели свойства сверхпроводников.
Вклад автора в получение результатов. Аналитические формулы выведены в совместных работах с научными руководителями. Апробация формул, составление программ и расчеты на ЭВМ проведены автором самостоятельно.
Апробация работы. Основные результаты изложенные в диссертации, докладывались на научно-технической конференции аспирантов и молодых ученых КазПТИ (Алма-Ата, 12-13 апреля 1990), на Юбилейной конференции КазНТУ (Алматы, 1994), на 4-й Республиканской научной конференции "Физика твердого тела" (Караганда, 1996).
Публикации. Представленные в диссертации результаты, опубликованы в 5 печатных работах, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, трех приложений и списка литературы. Работа содержит 91 страниц машинописного текста, включает 3 рисунка, 7 таблиц и библиографические ссылки из 47 наименований.
Похожие диссертации на Свойства сверхпроводников по квантово-статистической модели
