Josephson effects 约瑟夫逊效应
当两超导材料(在低温下)被一薄层绝缘材料(典型的是薄于10-8m 的氧化物层)隔开时,所观察到的电效应。如果被这种壁垒隔开的是常态金属导体,则由于**隧道效应(tunneleffect)**而可能有小电流在两导体间流过。 如若是超导材料(参见 superconductivity),则将产生若干异常现象:
-
超导电流可流过壁垒,即后者电阻为零。
-
如果此电流超过一临界值,这种超导性就丧失;于是壁垒仅使“常态”的低值隧道电流通过并产生一电压跨接于面结。
-
如电流在临界值以下时加一磁场,则电流密度随着跨接面结的距离而规律地变化。通过壁垒的净电流取决于外加磁场,当磁场增大时,净电流从零增大到一最大值,再降到零,再增大到一个较小的最大值,再下降,
等等。如果磁场超过一临界值,壁垒失去超导性而产生一电位差跨接于面结。
-
如外加一电位差跨接于面结,则有高频交流电流流过面结。此电流的频率决定于电位差的大小。
这种类型的面结称为约瑟夫逊面结;两个或多个面结用超导电路相连,就形成约瑟夫逊干涉计。这样的面结可用来测量某些基本常数、确定电压标准和高精确度测量磁场。一个重要的潜在功能是用于调整计算机中的逻辑器件。约瑟夫逊面结能快速地对状态进行开关(低到 6 微微秒)。此外,它的功耗很小,可拼装紧凑而不致产生大的热量。由这样的器件制成的计算机工作起来,比现有的最好计算机快 50 倍是可能的。此效应以 B.D.
约瑟夫逊(1940—)之名来命名,他 1962 年就在理论上预见到此效应。