Techniklexikon

Einelektronen-Tunneleffekt bei Supraleitern

Supraleitung, Tieftemperaturphysik und -technik , der quantenmechanische Tunneleffekt für einzelne Elektronen durch eine isolierende Barriere, die zwei Supraleiter bzw. einen Supraleiter und einen Normalleiter voneinander trennt. Wird an eine solche Tunneldiode bei T = 0 eine Spannung U angelegt, so kann erst für eU > D₁(0) + D₂(0) ein Strom I fliessen (D_{1, 2}(0): Energielücken der beiden Supraleiter für T = 0). Wie erstmals von I. Giaever 1961 angegeben, eignen sich solche Tunnelexperimente zur Messung der Energielücke eines Supraleiters. Für stark koppelnde Supraleiter erlauben sie zudem die Bestimmung der Frequenzabhängigkeit der Energielücke (Eliashberg-Theorie) und damit Rückschlüsse auf den Kopplungsmechanismus (Elektron-Phonon-Mechanismus der Supraleitung).

Einelektronen-Tunneleffekt bei Supraleitern 1: Anordnung zur Messung der I(U)-Kennlinie an einer Normalleiter-Isolator-Supraleiter-Tunneldiode (schematisch).

Einelektronen-Tunneleffekt bei Supraleitern 2: I(U)-Kennlinie einer Tunneldiode für die oben gezeigte Anordnung. a) T > T_c (Normalleiter-Isolator-Normalleiter); b) T_c > T > 0; c) für T = 0.