조지프슨효과(Josephson effect)

매우 얇은 절연막(絶緣膜)을 사이에 두고 2개의 초전도체를 접합했을 때 전자쌍이 절연막을 통과함으로써, 2개의 초전도체의 질서 파라미터의 위상차(位相差)의 사인(sine)에 비례하는 전류가 흐르는 현상. 1962년 영국의 B. D. 조지프슨이 이론적으로 예언했으며, 다음해에 실험으로 확인되었다.
조지프슨 효과는 초전도를 맡고 있는 전자쌍의 터널 효과에 의해 생긴다.
하나의 초전도체 속의 모든 전자쌍의 파동함수는 단 하나의 공통 위상을 가진다.
2개의 초전도체의 위상을 각각 과
라 할 때, 절연막(터널 장벽)을 단위시간내에 통과하는 전자쌍의 수, 즉 초전도 터널 전류 I는
나타내진다.
는 터널확률과 전자쌍 밀도에 의존하는 상수이다.
외부회로를 써서, 접합을 통해 흐르는 전류를 0부터 증가시켜 가면, 전류값에 따라 위상차가 변화, 전류가 를 넘으면 접합을 사이에 두고 전압이 생긴다.
접합에 자기장을 걸었을 경우에는, 흐르는 전류에 광학(光學)에서의 프라운호퍼 회절(回折)과 같은 유형의 간섭효과를 볼 수 있다.
2개의 초전도체 사이에 일정한 전압 V를 걸면, 접합에는 진폭이 , 각진동수(角振動數)가 2eV/h 인 교류가 흐른다(e는 전기소량 h는 플랑크 상수 h를 2π로 나눈 것).
이 현상은 교류 조지프슨 효과라 불린다.
복수개(複數個) 접합의 간섭효과는 미소자기장(微小磁氣場)의 검출기와 조지프슨 컴퓨터에 응용되며, 교류 조지프슨 효과는 전압표준(電壓標準)으로 사용된다.

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