Введение в физику сверхпроводников
Автор программы: профессор, д. ф.-м. н., Рязанов В.В.
Цель дисциплины: дать студенту систематическое изложение основ физики сверхпроводимости. Все полученные в курсе лекций результаты восходят к "первопринципам", так чтобы за выводом возможно было проследить от начала до конца. Вместе с тем, целью выводов часто является качественный результат и оценка по порядку величины, что позволяет избегать сложных теорий и расчетов, необходимых для получения точных результатов. Курс содержит современные материалы, связанные с особенностями сверхпроводимости наноструктур, сверхпроводящим транспортом в гибридных и низкоразмерных структурах.
Задачи: развитие у студентов навыков физического мышления, умения ставить и решать задачи по сверхпроводимости, свободно владеть основными определениями и терминологией в рамках данного курса.
Краткое содержание дисциплины:
| 1 | История сверхпроводимости. Классы сверхпроводников. Идеальная проводимость и идеальный диамагнетизм. Эффект Мейсснера-Оксенфельда. Квазиклассическое уравнение сверхпроводимости. Квантование магнитного потока. |
2 |
Линейная электродинамика сверхпроводников. Уравнения Лондонов. Глубина проникновения магнитного поля. |
3 |
Линейная электродинамика сверхпроводников. Распределение поля и тока в сверхпроводящей пластине, помещенной в магнитное поле. Комплексная проводимость, скин-эффект и поверхностный импеданс сверхпроводника. |
4 |
Термодинамика сверхпроводников. Новый тип конденсированного состояния. Свободная энергия, критическое поле, энтропия и теплоемкость. Термодинамика магнитных систем. |
5 |
Теория Гинзбурга-Ландау. Комплексный параметр порядка, симметрия параметра порядка. Уравнения Гинзбурга-Ландау. Параметр Гинзбурга-Ландау. |
6 |
Применение теориии Гинзбурга-Ландау. |
7 |
Обратимые магнитные свойства сверхпроводников II рода. Первое критическое поле и структура одиночного абрикосовского вихря. Второе и третье критические поля. |
8 |
Взаимодействие абрикосовского вихря и сверхпроводящего тока. Сопротивление течения потока, модель Бардина-Стефена. |
9 |
Необратимые магнитные свойства сверхпроводников II рода. Проникновение вихрей, повехностный барьер. Пиннинг и крип абрикосовских вихрей. |
10 |
Слабая сверхпроводимость. Виды слабых связей. Эффекты Джозефсона. Генерация электромагнитных волн, ступени Шапиро. |
11 |
Нормальное и джозефсоновское туннелирование в сверхпроводящих туннельных переходах. Энергия джозефсоновского перехода. Тепловые и квантовые флуктуации. Макроскопическое квантовое туннелирование в субмикронных структурах. |
12 |
Отклик джозефсоновского перехода на магнитное поле. Сверхпроводящие квантовые интерферометры (сквиды). Сквид постоянного тока и высокочастотный сквид. Применения слабой сверхпроводимости. |
13 |
Микроскопическая теория сверхпроводимости. Электрон-фононное взаимодействие, изотопический эффект в сверхпроводниках. Модель Бардина-Купера-Шриффера и другие модели сверхпроводимости. Высокотемпературные, органические и тяжелофермионные сверхпроводники. |
14 |
Основное состояние сверхпроводника. Электроно- и дырочно-подобные возбуждения, спектр возбуждений в сверхпроводнике. Энергетическая щель в сверхпроводнике. Магнитные возмущения и бесщелевая сверпроводимость. |
15 |
Андреевское отражение нормальных возбуждений на NS-границе, избыточный ток в сверхпроводящих нано-мостиках. |
Общая трудоемкость дисциплины: 2 зачетные единицы.
Форма промежуточной аттестации: зачет с оценкой.