Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis
Vorwort zur 7. Auflage
Vorwort zur 1. Auflage
Einleitung
V/7
VIII
1
Literatur 9
1
G r u n d l e g e n d e Eigenschaften von Supraleitern
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.5.1
1.5.2
Das Verschwinden des elektrischen Widerstandes 11
Diamagnetismus, Flussschläuche und Flussquantisierung 2 2
Flussquantisierung im supraleitenden Ring 3 1
Supraleitung: ein makroskopisches Quantenphänomen 3 4
Quanteninterferenzen 47
Josephsonströme 49
Quanteninterferenzen im Magnetfeld 61
Literatur 74
2
Supraleitende Elemente, Legierungen u n d Verbindungen
2.1
2.1.1
Vorbemerkungen 77
Entdeckung, Herstellung und Charakterisierung von neuen
Supraleitern 77
Konventionelle und unkonventionelle Supraleiter 78
Supraleitende Elemente 81
Supraleitende Legierungen und metallische Verbindungen 8 5
Die ß-Wolfram-Struktur 8 5
Magnesium-Diborid 8 7
Metall-Wasserstoff-Systeme 88
Füllende 90
Chevrel-Phasen und Borkarbide 91
Schwere-Fermionen-Supraleiter 94
Natürliche und künstliche Schichtsupraleiter 96
Die supraleitenden Oxide 98
Kuprate 99
Wismutate, Ruthenate und andere oxidische Supraleiter 105
Eisenpniktide und verwandte Verbindungen 107
2.1.2
2.2
2.3
2.3.1
2.3.2
2.3.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.8.1
2.8.2
2.9
http://d-nb.info/1020848278
11
77
Inhaltsverzeichnis
XII |
2.10
2.11
Organische Supraleiter 109
Supraleitung an Grenzflächen
Literatur 114
3
Die Cooper-Paarung
3.1
3.1.1
3.1.2
3.1.3
Konventionelle Supraleitung 119
Cooper-Paarung durch die Elektron-Phonon-Wechselwirkung 119
Der supraleitende Zustand, Quasiteilchen und die BCS-Theorie 127
Experimente zur unmittelbaren Bestätigung der
Grundvorstellungen über den supraleitenden Zustand 132
Der Isotopeneffekt 133
Die Energielücke 136
Spezielle Eigenschaften der konventionellen Supraleiter 152
Der Einfluss von Gitterstörungen auf die konventionelle
Cooper-Paarung 152
Der Einfluss paramagnetischer Ionen auf die konventionelle
Cooper-Paarung 158
Unkonventionelle Supraleitung 165
Allgemeine Gesichtspunkte 165
Kupratsupraleiter 171
Schwere Fermionen, Ruthenate und andere unkonventionelle
Supraleiter 189
FFLO-Zustand und Mehrbandsupraleitung 195
Literatur 199
3.1.3.1
3.1.3.2
3.1.4
3.1.4.1
3.1.4.2
3.2
3.2.1
3.2.2
3.2.3
3.2.4
4
119
T h e r m o d y n a m i k u n d t h e r m i s c h e Eigenschaften
d e s supraleitenden Z u s t a n d e s
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.6.1
4.6.2
4.6.3
4.6.4
4.6.5
4.6.6
4.7
4.7.1
4.7.2
4.8
4.9
112
203
Allgemeine Vorbemerkungen zur Thermodynamik 203
Die spezifische Wärme 208
Die Wärmeleitfähigkeit 211
Grundzüge der Ginzburg-Landau-Theorie 215
Die charakteristischen Längen der Ginzburg-Landau-Theorie 218
Typ-I-Supraleiter im Magnetfeld 224
Das kritische Feld und die Magnetisierung stabförmiger Proben 225
Die Thermodynamik des Meißner-Zustands 229
Kritisches Magnetfeld dünner Schichten in einem Feld
parallel zur Oberfläche 233
Der Zwischenzustand 235
Die Phasengrenzenergie 239
Der Einfluss von Druck auf den supraleitenden Zustand 243
Typ-II-Supraleiter im Magnetfeld 247
Magnetisierungskurve und kritische Felder 249
Die Shubnikov-Phase 260
Fluktuationen oberhalb der Sprungtemperatur 272
Zustände außerhalb des thermodynamischen Gleichgewichts 276
Literatur 282
Inhaltsverzeichnis | X I I I
5.1
5.2
5.3
5.3.1
5.3.2
5.3.2.1
5.3.2.2
5.3.2.3
287
Die Begrenzung des Suprastroms durch Paarbrechung 287
Typ-I-Supraleiter 289
Typ-II-Supraleiter 295
Ideale Typ-II-Supraleiter 296
Harte Supraleiter 300
Die Verankerung von Flussschläuchen 3 0 0
Die Magnetisierungskurve von harten Supraleitern 305
Kritische Ströme und Strom-Spannungs-Kennlinien 315
Literatur 3 2 4
6
J o s e p h s o n k o n t a k t e u n d ihre Eigenschaften
6.1
6.1.1
6.1.2
6.1.3
6.2
6.3
6.4
6.5
6.5.1
6.5.2
Stromtransport über Grenzflächen im Supraleiter 3 2 7
Supraleiter-Isolator-Grenzflächen 327
Supraleiter-Normalleiter-Grenzflächen 3 3 4
Supraleiter-Ferromagnet-Grenzflächen 341
Das RCSJ-Modell 3 4 4
Josephsonkontakte unter Mikrowelleneinstrahlung 350
Flusswirbel in ausgedehnten Josephsonkontakten 353
Quanteneigenschaften von supraleitenden Tunnelkontakten
Coulomb-Blockade und Tunneln einzelner Ladungen 365
Flussquanten und makroskopische Quantenkohärenz 371
Literatur 377
7
A n w e n d u n g e n d e r Supraleitung
7.1
7.1.1
7.1.2
7.1.3
7.2
7.3
7.3.1
7.3.2
7.3.3
7.3.4
7.3.5
7.3.6
7.3.7
7.3.8
Supraleitende Magnetspulen 383
Allgemeine Aspekte 383
Supraleitende Kabel und Bänder 3 8 4
Spulenschutz 395
Supraleitende Permanentmagnete 397
Anwendungen für supraleitende Magnetspulen 399
Kernspinresonanz 399
Kernspintomographie 403
Teilchenbeschleuniger 4 0 4
Kernfusion 406
Energiespeicher 4 0 8
Motoren und Generatoren 411
Magnetische Separatoren und Induktionsheizer 413
Schwebezüge 416
Supraleiter für die Leistungsübertragung: Kabel,
Transformatoren und Strombegrenzer 4 1 7
Supraleitende Kabel 4 1 7
Transformatoren 419
Strombegrenzer 421
5
1A
7.4.1
7.4.2
7.4.3
Kritische S t r ö m e in Supraleitern 1. u n d 2. Art
327
381
365
XIV |
Inhaltsverzeichnis
7.5
7.5.1
7.5.2
7.5.3
7.6
7.6.1
7.6.2
7.6.3
7.6.4
7.6.4.1
7.6.4.2
7.6.4.3
7.7
7.7.1
7.7.2
Supraleitende Resonatoren und Filter 423
Das Hochfrequenzverhalten von Supraleitern 4 2 4
Resonatoren für Teilchenbeschleuniger 4 2 9
Resonatoren und Filter für die Kommunikationstechnik 4 3 0
Supraleiter als Detektoren 435
Empfindlichkeit, thermisches Rauschen und Störeinflüsse 436
Inkohärente Strahlungs- und Teilchendetektion:
Bolometer und Kalorimeter 438
Kohärente Strahlungsdetektion und -erzeugung:
Mischer, Lokaloszillatoren und integrierte Empfänger 4 4 2
Quanteninterferometer als Magnetfeldsensoren 4 5 0
SQUID-Magnetometer: Grundlegende Konzepte 451
Störsignale, Gradiometer und Abschirmungen 4 6 2
Anwendungen von SQUIDs 465
Supraleiter in der Mikroelektronik 471
Spannungsstandards 471
Digitalelektronik mit Josephsonkontakten 4 7 4
Literatur 4 8 0
Monographien u n d Stoffsammlungen
Stichwortverzeichnis
491
487