Widerstand bei tiefen Temperaturen

Widerstand bei tiefen Temperaturen
spez. Widerstand (10-11 Ω m)
Typisches Metall
Messung von Kammerlingh Onnes
an Quecksilber (Leiden, 1911)
~T5
Temperatur T (K)
Phasenübergang !
Zustand ?
Supraleitender Magnet
Supraleiter für Transport
Thermische Leitfähigkeit
Wärmeleitfähigkeit κ / W/cmK
normalleitend
supraleitend
N.W. Ashcroft and N.D. Mermin, 'Solid state physics', Holt,
Rinehart and Winston, New York (1976).
Magnet schwebt über Supraleiter
Meißner Effekt
normal leitend
supraleitend
Meißner Effekt
Magnetfeld wird
ausgestoßen
M = -H
χm = -1/µ0
“perfekter Diamagnetismus”
Kritisches Verhalten
Stoff
T C/K
Al
Be
Hg
Zn
Wo
Pb
V3Si
Nb3Sn
Nb3Al8Ge0.2
YBa2Cu3O6+x
HgBa2CuO4+δ
CsRb2C60
1.19
0.026
4.15
0.9
0.012
7.2
17.1
18.0
20.7
90
133
31
Magnetfeld
kritische Temperaturen
Hc
normalleitend
supraleitend
Tc
Temperatur
Kritisches Feld
M
Hc
-µ0M / Gauß
H
A: Blei
B: Blei + 2.8%In
C: Blei + 8.3%In
D: Blei + 20.4%In
äußeres Magnetfeld / Gauß
kritisches Feld Hc(T) / G
Kritisches Verhalten (T, H)
Temperatur / K
Typ II Supraleiter: kritische Felder
Kritisches Feld HC2 / T
PbMo5.1S6
Nb3(Al0.7Ge0.3)
NbTi
Nb3Sn
Temperatur / K
Nb3Ge
Flussquantengitter
Elementare Supraleiter
Normaldruck
Druck
Struktur von HTC’s
Einheitszelle von YBa2Cu3O7
Entropie und Energie
Al
supraleitend:
höhere Ordnung
Temperatur / K
C. Kittel, 'Einführung in die Festkörperphysik', R. Oldenburg, München
Freie Energie / mJ mol-1
Entropie / mJ mol-1 K-1
Freie Energie F = U - TS
Fn
0
normalleitend
Fs
-0.5
supraleitend
-1.0
Tc
0
0.5
1.0
Temperatur / K
ral
sup
spez. Wärme c / mJ mol-1 K-1
e i te
nd
Wärmekapazität
Al
n
m
r
o
Temperatur / K
a
ei
l
l
d
n
te
N.W. Ashcroft and N.D. Mermin, 'Solid state physics',
Holt, Rinehart and Winston, New York (1976).
Spezifische Wärme
Ces / γTc
C/T [mJ Mol-1 K-2]
nur elektronischer Beitrag
Temperatur2 / K2
Tc/T
γ = 0.6 mJ Mol-1 K-2
C. Kittel, 'Einführung in die
Festkörperphysik', R. Oldenburg, München
Energielücke
Temperaturabhängigkeit
Eg(T)/Eg(0)
Eg ~1 meV
Absorption von Photonen
α
ν
Phasenübergang
2. Ordnung
Temperatur T/Tc
C. Kittel, 'Einführung in die Festkörperphysik', R. Oldenburg, München
Kritische Temperaturen
120
100
YBa2Cu3O7
Tc/K
80
60
40
1988
Bi2Sr2Ca2Cu2O10
Tl2Ba2Ca2Cu2O10
110 K
122 K
1993
HgBa2Ca2Cu3O8-δ
135 K
(La, Sr)2CuO4
BaLaCuO system
(Bednorz und Müller 1986)
20
0
1910
1950
Jahr
1990
Müller
Bednorz