Учебно-методический комплекс по дисциплине ДС. В.10 Физика сверхпроводимости (стр. 3 )

Проникновение магнитного поля в СП переход.

Джозефсоновские вихри.

Сверхпроводящие квантовые интерферометры. (сквиды). Двухконтактный сквид. Одноконтактный сквид.

Микроскопическая теория сверхпроводимости.

Электрон-фононное взаимодействие. Спектр элементарных возбуждений сверхпроводника. Энергетическая щель. Плотность состояний. Зависимость Энергетической щели от температуры

Неравновесные эффекты.

Неравновесные эффекты в сверхпроводниках. Квазичастицы. Время релаксации. Андреевское отражение.

5.4 Виды самостоятельной работы

– изучение теоретического материала;

– переработку материала лекций;

– подготовку к семинарским занятиям;

– индивидуальную работу с авторским учебным  пособием [9] (см. п.3.5).

5.5 Формы контроля

Проведение коллоквиумов по блокам тематического плана самостоятельной работы 5.3:

Блок1.

Эффект Мейсснера-Оксенфельда. Основные физические свойства сверхпроводников. Промежуточное состояние. Магнитные свойства сверхпроводников первого и второго рода. Квантование магнитного потока. Тематика гл.1 [9]. Критическое магнитное поле массивного материала. Энтропия и теплоемкость сверхпроводника. Свободная энергия. Первое уравнение Лондонов. Второе уравнение Лондонов. Глубина проникновения магнитного поля. Квантовое обобщение уравнения Лондонов. Тематика гл.2 [9]. Пластина в параллельном магнитном поле. Уравнения Гинзбурга-Ландау. Плотность свободной энергии. Эффект близости. Длина когерентности и глубина проникновения. Энергия границы раздела между нормальной и сверхпроводящей фазой. Сверхпроводники первого и второго рода. Тематика гл.3 [9].

Блок 2.

Стационарный эффект Джозефсона. Нестационарный эффект Джозефсона. Отклик джозефсоновского перехода на внешнее магнитное поле. Уравнение Феррелла-Прэйнджа

Проникновение магнитного поля в СП переход. Сверхпроводящие квантовые интерферометры. (сквиды). Двухконтактный сквид. Одноконтактный сквид. Электрон-фононное взаимодействие. Спектр элементарных возбуждений сверхпроводника. Энергетическая щель. Плотность состояний. Зависимость Энергетической щели от температуры. Неравновесные эффекты в сверхпроводниках. Квазичастицы. Время релаксации. Андреевское отражение.

5.6 Список литературы

1. Шмидт в физику сверхпроводников. / – М. Наука, Гл ред физ.-мат. литературы, 1982. - 238 с.

2. Де верхпроводимость металлов и сплавов. / Де Жен – М.: Мир, 1968. – 328 с.

3. . Основы квантовой механики» / – М. Наука, 1978. - 832 с.

4. , , Электродинамика сплошных сред. – М.: Наука, 1972. –648 с.

5. , , Коган по квантовой механике, – М. Наука.

1979. – 528 с.

Список дополнительной литературы

6. Линтон . - М.: Мир, 1964. – 368 с.

7. , Тилли Дж. Сверхтекучесть и сверхпроводимость. - М.: Мир,        1977. – 320 с.

ведение в физику твердого тела. - М.: Мир, 1978. - 690 с. Буев параметры ВТСП и способы их измерений: Учебное пособие /

МарГУ.  Йошкар-Ола. 2008. –106 с.)

6. ТЕМАТИКА

6.1 Контрольных работ:

Контрольные работы проводятся по тематике и материалам лекций.

6.2 Эссе, рефератов:

- не предусмотрены.

6.3 Курсовых работ (проектов):

– не предусмотрены.

7. КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ

7.1. Темы для зачета

– Зачёт не предусмотрен

7.2 Контрольные вопросы к самостоятельной работе (по главам 1,2,3 авторской

учебно-методической работы [9]

Контрольные вопросы к ГЛАВЕ 1

В чем заключается явление сверхпроводимости? Какими физическими свойствами обладает тело, находящееся в сверхпроводящем состоянии? Какова природа сверхпроводящего состояния? Опишите эффект Мейсснера. Как проникает магнитное поле в сверхпроводник? Каков смысл критического поля? Какова природа квантования магнитного потока в сверхпроводящем контуре? Опишите сверхпроводники второго рода. Что такое вихри Абрикосова? Что представляет собой состояние Шубникова? Какова природа энергетической щели в сверхпроводниках? Какие типы тунеллирования возможны при низкой температуре? Объясните эффекты Джозефсона, характер излучения. Нарисуйте ВАХ джозефсоновского перехода. Как влияет магнитное поле на переход Джозефсона? Назовите основные положения теории БКШ. Опишите характеристики куперовской пары и конденсата. В чем смысл параметра Гинзбурга? Назовите особенности критических параметров высокотемпературных сверхпроводников. Каковы возможные механизмы электронного спаривания?

Контрольные вопросы к ГЛАВЕ 2

Опишите принцип действия четырёхзондовой схемы измерениия критического тока. В чем отличие четырехзондовой схем с использованием режимов измерения – стационарного и импульсного? Каковы типичные параметры четрёхзондовой схемы и в чём состоит основная её трудность? Какой типичный вид имеет ВАХ (ВТСП)? Для какого случая эта ВАХ справедлива и для классических сверхпроводников: в режиме вязкого течения потока? Какие трудности порождает определение jc по появлению порогового напряжения? Каков порядок  порога  по напряжению для  импульсного режима измерения? Какая значительная проблема возникает при стационарном режиме измерений плотности критического тока? Какими способами можно избежать  причины контактного перегрева? На чем базируется основной бесконтактный способ измерения плотности критического тока? Каковы основные трудности «бесконтактного способа» связанные с моделью Бина? Приведите некоторые зависимости , используемые в магнитных измерениях плотности критического тока. Для каких случаев используется «песочная модель» проникновения магнитного поля в сверхпроводник? Какое явление, связанное с абрикосовскими вихрями стремиться нарушить периодичность вихревой решетки? Какую роль играют анизотропия, форма образца, зависимость критического тока от магнитного поля, обратимое намагничивание, термоактивированный крип магнитного потока в магнитных, бесконтактных измерениях плотности критического тока? Для определения критической плотности тока ВТСП в широком температурном интервале используются магнитные измерения, а вблизи сверхпроводящего перехода – резистивный четырехзондовый метод, Какие методики существуют кроме этого? Каково соотношение внуригранульного и межгранульного критических токов в ВТСП? Какова температурная  зависимость межгранульного критического тока в ВТСП вблизи Тc? Приведите некоторые известные зависимости межгранульного критического тока от магнитного поля для поликристаллического ВТСП. Назовите основные механизмы возникновения слабых связей между гранулами, приводящего к резкому снижению транспортного критического тока и его сильной зависимости от магнитного поля. Опишите техпроцесс и приведите основные технологические параметры получения расплавного ВТСП по методике Джина. В чем состоит мдифицированный процесс Мураками получения расплавного ВТСП? Что скрывается за аббревиатурой QMG –процесс? Что скрывается за аббревиатурой «Doctor blade casting and melt growth» и к каким ВТСП это применимо? Приведите известные зависимости E(j)  (ВАХ) для ВТСП.                        

Контрольные вопросы к ГЛАВЕ 3

Какие характеристики поликристаллического  ВТСП позволяет исследовать запатентованный автором бесконтактный метод? Изобразите принципиальную схему устройства измерительной ячейки бесконтактного экспресс - метода измерения ВТСП характеристик. Каков физический смысл джозефсоновских критических токов ? Каков физический смысл джозефсоновских критических магнитных полей и  ? Какое радиальное распределение имеет критический ток в пределах бесконечно узкого тонкого ВТСП – кольца в соответствие с моделью Брандта? Что означает «Джозефсоновская» глубина проникновения и чем она отличается от «Лондоновской» глубины проникновения»? В чём заключается  «невосприимчивость» двухсвязного сверхпроводника (кольца), находящегося в критическом состоянии, к закону сохранения магнитного потока и каково его качественное объяснение. В чем принципиальное различие (по его физическим последствиям) размещения ВТСП – кольца во внешнем перпендикулярном магнитном поле и введение такого поля внутрь кольца с помощью соленоида с протекающим по нему током?

9. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ

Авторское учебно-методическое пособие

параметры ВТСП и способы их измерений: Учебное пособие / МарГУ.  Йошкар-Ола. 2008. –106 с.

II. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИЛИНЫ

1. Методические рекомендации преподавателю дисциплины специализации (спецкурса)

Содержание спецкурса должно отвечать тому, чтобы соблюдалась последовательность и единство с остальными спецкурсами по данной дисциплине специализации и отражать соответствующие положения основ физики конденсированного состояния. При этом главное внимание должно быть уделено изучению новых фундаментальных положений, в том числе, установленных в результате собственных научных исследований и признанных коллегами.

Изучение теоретических вопросов физики, которые в основном должны быть сосредоточены в лекционном курсе, следует дополнить работой студентов в физической лаборатории, на семинарах, самостоятельной работой, а также участием в семинарах. Студенты должны ясно представлять устройства используемых ими приборов и принципов их действия, приобрести навыки выполнения физических измерений, проводить обработку результатов измерений с использованием статистических методов и современной вычисли­тельной техники.

При изложении всего курса именно в связи с упором на его общеобразовательное значение надо стремиться везде, где это возможно, приводить примеры "работы" физических моделей, подходов и законов при объяснении яв­лений, выходящих за рамки традиционной физики. Надо постараться, чтобы студент научился видеть физику "вокруг нас".