约瑟夫森效应王伟迪2018年5月16日表彰他们分别在有关半导体和超导体中的隧道现象的实验发现。表彰他对穿过隧道壁垒的超导电流所作的理论预言,特别是关于普遍称为约瑟夫森效应的那些现象。1.约瑟夫森效应的内容2.约瑟夫森效应的理论推导 (1)直流情况 (2)交流情况及其验证3.约瑟夫森效应的应用无外场有外场(包括电场和磁场)OutlineOutline1962年约瑟夫森(Josephson)研究了两块超导体被一层薄绝缘层分开的S-I-S结,从理论上预言了会出现如下的物理现象:(1)当两端电压为零时,可以存在一股很小的超导电流,这是超导电子对的隧穿电流。电流有临界电流密度Jc,它依赖于磁场。 直流约瑟夫森效应。(2)若在隧道结两端加一个恒定电压V0,则隧穿电流将按照频率 随时间变化,形成交流隧穿。 交流约瑟夫森效应1.约瑟夫森效应的内容:2.理论推导(1.1)直流无外场(A =0)当A =0时,根据G-L方程,超导体1中沿z方向的电流密度为:当氧化层厚度d (相干长度)时,根据边界条件:实际情况是d只有1-2nm,超导相干长度大致等于库柏对尺寸c ,c10-4cm,所以,此时情况恰好相反,即