PDF《超导体界面层的电场电荷分布及起源》

超导体界面层的电场电荷分布及起源 杨鹏飞!) " 陈文学#) !) (陕西广播电视大学榆林市分校, 榆林 $!%&&&) #) (西安邮电学院应用数学与物理系, 西安 $!&&'!) (#&&' 年(月#) 日收到;

#&&' 年*月#* 日收到修改稿) 从相对论性超导场方程出发, 探讨了弱磁场条件下超导体界面层的结构及形成机理+ 得出在超导体界面层电 场、 电势差、 ,-.

. 效应及电荷密度 "三明治" 式层叠结构的存在, 是源于满足相对论协变性要求的势场可观测效应+ 并提出了一个实验思路, 以期验证该观点的正确性+ 关键词:超导,界面层电场,相对论效应,层叠结构 " 012-3.:4.4567 89:;

+ ??@8 发现超导现象以来, 历经了 A@388?@B 效应的发现, C9?D9? 方程、 E3?FG;

BH1C-?D-;

(EC) 理论、 I-BD@@?1J995@B1K) !&' $# % " % 7?= (# $ # % ## ( ) % !=7 (# $ # % ## ( ) % , (@) (# " 4+ / $

7 / $ / $' ! !

7 / %

7 / $ / $' ! !

7 /A7 , (B) '" !&' (## ) $# % , (/#) 进而可推得 #! " / $ ;

!=7 (# $ # % ## ( ) % , (//) "! " / / % )' ( ) % !

7 " / $ !&' $# ( ) % !

7 " / $

7 !=7 (# $ # % ## ( ) % , (/7) *# " 8$# %7 ! % ?= (# $ # % ## ( ) % !=& (# $ # % ## ( ) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? % , +( " 7$# % ! % / $ ?=7 (# $ # % ## ( ) % !=& (# $ # % ## ( ) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? % , (/&) 7?= (# $ # % ## ( ) % !=7 (# $ # % ## ( ) % , 一般地, 由于超导电子的运动速度 )' 远小于光 速%, 可对包含速度因子 )' A% 的有关各物理量做幂 级数展开, 略去"! , #! , '中所含速度因子 )' A% 的高 阶项, 取非零阶近似. 由(>) ― (/&) 式可得各量的近 似表示为 ' ""! )' (## ) % # )' (## ) % $ /, (# #4+

8 ' % /, "! #/ $ / 7'

7 *2C %

7 # % ## ( ) % , #! #/ $ & 7'

7 *2C %

7 # % ## ( ) % , *# # $# %7 ! % '

7 *2C %

7 # % ## ( ) % , &

7 ;

;

/7 期 杨鹏飞等:超导体界面层的电场电荷分布及起源 !" ! #! $ % ! ""#$ % & % &! ( ) ! , ""#$ % & % &! ( ) ! ' (()) 上述公式中超导体内各有关物理量的方向如图 ( 所示: 磁场 ! 沿"轴正方向, 电场 " 沿&轴正方向, 超 导电流 # 沿(轴正方向, 矢势 $ 和超导电子速度! 沿(轴负方向, & 轴正半轴所在空间为超导体' 图(中(*" 坐标平面为超导体表面' 超导体内屏蔽超导 电流所受 *+,"-./ 力为零, 形成动力学稳定态' 由对 *+-0+- 方程相对论修正所得的超导场方程所得结 果, 对半无限大超导体的矢势、 磁场、 屏蔽超导电流 的分布与 *+-0+- 理论的结论是一致的, 但出现了与 矢势、 磁场相协调的标势和电场分布新结果' 图(半无限大超导体场量方向示意图 12(212 超导体界面层电荷分布及起源 由34#5"66 方程组之748&& 定理和(9) , (:) , ((9) 式, 得到超导体内总电荷密度#为#;

"! ! ・" ;

) #&! ( < 1=>1 $! < & % &! ( ) ! &>) $! < & % &! ( ) ! ' ((?) 这里的# 呈现为净剩余负电荷密度, 且由表面向超 导体内快速衰减, 正是该负电荷溢出生成了超导体 内近指数式衰减电场'本文认为, 该电荷密度分布的 出现是完全起源于超导电子集体定向运动电荷密度 的相对论效应和 *+,"-./ 力效应所导致的超导电子 浓度不均匀再分布' 假设超导体可看成是由非移动的正电离子实和 可运动的负电超导电子所构成, 在弱磁场及绝对零 度下, 超导体处于完全超导态, 电子全部为超导电 子'由总电荷守恒和 (1) , (9) 式, 可得 ;

( %& % () #&! < ! #&!%& ;