Выталкивание магнитного потока (эффект Мейснера), описанное нами в связи с нижним рядом схем на рис. 3.73, имеет место, как было сказано, только до некоторой предельной напряженности поля, зависящей от Яс, от формы образца и от того, относится ли данный сверхпроводник к I или II роду. Даже для сверхпроводника I рода, если мы хотим, чтобы выталкивание магнитного потока вплоть до поля Яс было полным, следует использовать образцы такой формы, для которой размагничивающий фактор практически равен нулю (например, длинный сплошной стержень). Выше этого поля проводимость опять становится нормальной. Для образца сферической формы размагничивающее поле имеет конечную величину и магнитный поток будет полностью выталкиваться, только пока внешнее приложенное поле остается меньше (2ЯС/3). Предположим, что образец сверхпроводника I рода имеет форму сплошного длинного цилиндра. В присутствии внешнего поля, меньшего Яс, в этом образце установятся циркулирующие поверхностные токи, благодаря которым внутри образца В = 0. Массивный образец ведет себя как идеальный диамагне- тик с отрицательной намагниченностью М=—(Н — B/jul0) , изменяющейся с полем, как показано кривой / на рис. 3.74. В поле выше критического поля Яс проводимость металла должна стать «нормальной» и величина (В/мю) внутри твердого тела будет отличаться от Я снаружи от него столь же мало, как в любом парамагнетике. Вторая кривая на рис. 3.74 указывает на совершенно другое поведение сверхпроводника II рода в магнитном поле. В материал этого типа возможно частичное проникновение магнитного потока в полях, превышающих первое критическое поле Ясь В полях, больших Яс1, но не превосходящих второе предельное значение, обозначенное ЯС2, материал находится в так называемом «промежуточном» состоянии. «Жестким» называют такой сверхпроводник II рода, для которого поле ЯС2 очень велико. [К моменту написания этих строк стали известны такие сверхпроводники II рода, в которых ЯС2 составляет 2,8 «107 А/м (Вс2=35 Тл) при абсолютном нуле.] Такие мате- 338 Гл. 3. Электроны в металлах »cf Нс Рис. 3.74. Магнитное поведение сверхпроводников I и II рода. Полное выталкивание магнитного потока (эффект Мейснера) имеет место в идеальном диамагнетике, для которого зависимость намагниченности от магнитного поля соответствует кривой, изображенной здесь для сверхпроводника I рода (или «мягкого» сверхпроводника). В сверхпроводнике I рода сверхпроводящее состояние внезапно исчезает при критическом поле Нс. Частичное выталкивание магнитного потока, при котором все еще сохраняется сверхпроводимость на постоянном токе, имеет место в сверхпроводнике II рода для полей, превышающих Ней но меньших Яс2. риалы сейчас практически используются для изготовления сверхпроводящих катушек для электромагнитов; предполагается, что их можно будет использовать для генерации и передачи электроэнергии (см. последний раздел настоящей главы), поскольку плотность тока, который может передаваться без разрушения сверхпроводящего состояния, составляет 1010 А/м2. Сверхпроводник II рода в промежуточном состоянии обладает бесконечно большой проводимостью на постоянном токе, хотя он и состоит из расположенных мозаичным образом нитевидных областей «нормального» и сверхпроводящего материалов. Существование такой смеси сверхпроводящего и несверхпроводящего материалов было постулировано Ландау (1937 г.). Можно показать, что для материалов, удовлетворяющих определенному ряду требований, такая структура обладает меньшей энергией, чем полностью нормальное или идеальное диамагнитное состояние. Грубо сформулированное условие существования промежуточного состояния заключается в том, чтобы длина когерентности, связанная с волновыми функциями сверхпроводящего состояния (Пиппард, 1953 г.), была меньше введенной Ландау глубины проникновения А,. Для сверхпроводника I рода волновые функции когерентны на расстояниях, гораздо больших, чем глубина проникновения, поэтому требуется меньшая энергия для создания единственного внешнего барьера между магнитным полем и сверхпроводником, чем для образования нитевидной структуры.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Диамагнетизм сверхпроводников I и II рода» з дисципліни «Фізика твердого тіла»
