约瑟夫逊效应原理简介

发布网友发布时间：2024-10-10 05:31

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热心网友时间：2024-11-24 22:37

在量子力学的线性描述中，微观粒子如电子表现出波粒二象性，当金属间被极薄的绝缘介质（约几十至几百原子层）分隔时，电子能够穿越势垒形成电流，这就是著名的隧道效应。当这个装置中的金属被替换成超导体，当介质层厚度减至约30原子层时，超导电子对的长程相干性会引发新的隧道效应，这就是约瑟夫逊效应。

1962年，B.D.约瑟夫逊深入研究了这种特殊条件下的超导体结构，他的重要发现包括：在超导结中，电子对通过氧化层形成电流，尽管结上没有电压，这就是所谓的直流约瑟夫逊效应。在有外磁场的情况下，超导结的最大超导电流会随着磁场呈现出规律性变化。另一个关键发现是，当结上施加电压U时，会产生高频的超导电流，其效率为2eV/h（h为普朗克常数），这就是交流约瑟夫逊效应。

1963年，C.D.安德森和J.H.罗厄尔通过实验验证了直流约瑟夫逊效应，罗厄尔的实验进一步证实了约瑟夫逊理论与磁场关系的预测。这些实验结果彻底证实了约瑟夫逊效应的理论预测，使其在超导物理学领域占据了重要地位。