超导

超导能隙

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

想象一群人手拉着手、齐步前进。要把其中一个人拽出来,你不能只是轻轻一推——你得使出足够大的力气去掰开他的手,比这更温柔的力气都只会让链条原封不动。超导体有同样的一道门槛:你必须先花掉一份最低限度的能量,才可能扰动它分毫。

超导能隙就是把单独一对库珀对拆成两个普通电子所需的能量。在能隙以下,任何激发都不可能发生,于是来自热或杂散磁场的微弱推搡,统统弹开、毫无作用。正是这份受保护的“安静”,让超导电流得以不受打扰地流动。能隙在绝对零度时最大,随温度升高而缩小,并在临界温度处恰好完全闭合,此时配对终告失败。

它之所以重要,是因为能隙是配对的直接指纹,并且可以用多种方法测量——照射光、让电子穿过一层薄势垒隧穿,或者给样品加热。一个常见的混淆是把它与半导体的能带隙弄混;两者毫无关系。能带隙由晶体的化学性质决定,而超导能隙是一种柔软的、随温度变化的特征,由电子们自己彼此配对而产生。

频率低于某个门槛的远红外光,几乎不被一层薄超导膜吸收:每个光子的能量都不足以拆开一对。把频率提高到越过能隙,吸收便骤然开启。

光会被无视,直到它的光子携带足以越过能隙拆开一对库珀对的能量。

并非每个超导体的能隙在所有方向上都一样大。在铜氧化物超导体里,能隙会沿某些方向缩小到零,这暗示那里的配对不寻常,并非简单的BCS式配对。

又称
energy gappairing gap超导能隙