超導

超導能隙

/ SOO-per-kun-duk-ting gap /

想像一群人手拉著手、齊步前進。要把其中一個人拽出來,你不能只是輕輕一推——你得使出足夠大的力氣去掰開他的手,比這更溫柔的力氣都只會讓鏈條原封不動。超導體有同樣的一道門檻:你必須先花掉一份最低限度的能量,才可能擾動它分毫。

超導能隙就是把單獨一對庫珀對拆成兩個普通電子所需的能量。在能隙以下,任何激發都不可能發生,於是來自熱或雜散磁場的微弱推搡,統統彈開、毫無作用。正是這份受保護的「安靜」,讓超導電流得以不受打擾地流動。能隙在絕對零度時最大,隨溫度升高而縮小,並在臨界溫度處恰好完全閉合,此時配對終告失敗。

它之所以重要,是因為能隙是配對的直接指紋,並且可以用多種方法測量——照射光、讓電子穿過一層薄勢壘隧穿,或者給樣品加熱。一個常見的混淆是把它與半導體的能帶隙弄混;兩者毫無關係。能帶隙由晶體的化學性質決定,而超導能隙是一種柔軟的、隨溫度變化的特徵,由電子們自己彼此配對而產生。

頻率低於某個門檻的遠紅外光,幾乎不被一層薄超導膜吸收:每個光子的能量都不足以拆開一對。把頻率提高到越過能隙,吸收便驟然開啟。

光會被無視,直到它的光子攜帶足以越過能隙拆開一對庫珀對的能量。

並非每個超導體的能隙在所有方向上都一樣大。在銅氧化物超導體裡,能隙會沿某些方向縮小到零,這暗示那裡的配對不尋常,並非簡單的BCS式配對。

又稱
energy gappairing gap超导能隙