1 / 22

< 6.1> 초전도 (Super conductivity)

제 6 장 부 록. < 6.1> 초전도 (Super conductivity). <6.2> 熱電效果. <6.3> 電子의 放出. 1911 Onnes : Hg 가 4.15K 에서 전기 저항이 급격히 소멸되어 전기전도도가 무한대 ( 전기저항 0). . * 천이온도 or 임계온도 Tc : 초전도 상태가 되는 온도  상온에서 전도성이 좋지 않는 원소가 초 전도체  상온에서 양도체이거나 강자성 금속은 초전도성을 나타내지 않음. R.

duena
Télécharger la présentation

< 6.1> 초전도 (Super conductivity)

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 제 6장 부 록 < 6.1> 초전도(Super conductivity) <6.2> 熱電效果 <6.3> 電子의 放出

  2. 1911 Onnes : Hg가 4.15K에서 전기 저항이 급격히 소멸되어 전기전도도가 무한대 (전기저항 0)  * 천이온도 or 임계온도 Tc : 초전도 상태가 되는 온도 상온에서 전도성이 좋지 않는 원소가 초 전도체 상온에서 양도체이거나 강자성 금속은 초전도성을 나타내지 않음 R Hg Pt 4.15ºK T < 6.1> 초전도(Super conductivity) [1] 초전도 현상 * Onnes : 1913년 노벨상

  3. 임계온도와 임계 자장 : 초전도 상태에 있는 초전도체에 강한 자장을 걸어 주면 상전도 상태로 환원 상전도 상태로 환원  * 입계자장 0°K에서의 임계자장 1933 Meissner & Ochsenfeld : Meissner effect : 초전도체를 임계자장 이하의 자장속에 넣으면 자력선은 초전도체를 피하여 형성 자속밀도 B = 0 (완전반자성) (  by Maxwell eq ,  = 0 , )  [2] 초전도의 성질 초전도체의 반자성(反磁性)

  4. : 임계전류밀도 보다 높으면 초전도체는 상전도상태로 B (or H) Hc ① Tc, Hc, Jc 가 높은 것 ② 재료의 가공성이 양호할 것 ③ 기계적 강도가 높을 것 ④ 선재(線材)가 가능할 것 Tc T Jc J [3] 임계전류밀도 Jc * 초전도성에 요구되는 특성

  5. B. C. S 이론: 1957 Bardeen, Cooper, Schrieffer 격자진동( lattice vibration)을 매개로 두개의 전자가 서로 끌어 당기어 쌍을 이룸으로써 (Cooper pair ) 전자쌍들의 집합적으로 움직임 (collection motion)  Cooper쌍: 격자에 왜(歪)가 생겨 전자 주위의 potential이 저하하기 때에 다른 전자끼리 가까워 짐  임계온도와 동위원소 효과 : 1950 Maxwell & Raynolds Hg의 여러 동위원소에 대해 Tc는 원소의 질량의 1/2승에 역비례  [4] 초전도현상의 이론

  6. 1960 Giaever : 두 전도체 사이에 절연 산화물을 입히고 전자가 tunneling 해서 통과하는 실험고안 energe gap 존재 증명  1962 Josephson 효과 : 전자쌍이 직접 tunneling 할 때 파동함수의 간섭에 의해 전류에 ossillation 이 생기는 것을 발견 전자쌍(Cooper pair) 존재를 실험적으로 확인  [5] Josenphson 효과  Josephson 효과 : 2개의 전도체가 얇은 절연막을 사이에 두고 접했을 때 Cooper쌍이 tunnel 효과에 의해 절연막을 통과하여 전류가 생김 (절연막도 초전도체 처럼 거동 )

  7. ② 교류 Josephson 효과 : if 직류전압 V를 가하면 V에 비례하는 주파수의 교류발생 I Ic V ① 직류 Josephson 효과 : 일정치 이하의 직류전류(Ic)을 흘리면 두 초전도체의 상호작용으로 전위차가 없는 영구전류 ( : Cooper쌍파의 위상차) Ic

  8. 1973 Tc = 23ºK 인 Nb3Ge 발견 1986 IBM의 Bednorz 와 Müller : 희토류 산화물인 La2-xBaxCuO4에서 Tc = 35ºK 1987 Houston 대학 Chu : Y - Ba - Cu - O 계에서 Tc = 90 ºK ( cf 질소의 액화온도 : 77 ºK )   ① La2-xAxCuO4-계 (A=Ba, Sr, Ca) ② RBa2Cu3O4-계 (R=Y, La, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy…..) ③ 1-2-3 조성 관련의 고용체계 - R1-xB2-xCu3O4- ④ 그외 : Bi-Sr-Ca-Cu-O계, Cu-O판 * 대상물질이 종래의 금속이나 금속화합물에서 산화물로 (관심학자 : 고체물리학자 재료분야, 전기전자분야, 화학자까지) [6] 고온 초전도  고온 초전도체

  9. ① 초전도 magnet : 초전도 물질의 선재(線材)로서 coil 대전류를 흘릴 수 있다 큰 전력 손실없이 고자계 발생(발생가능 자계는 임계자계Hc까지) 예) 부상전철 ③ Cryotron if Ta와 Nb (혹은 pb) 모두 초전도 상태 coil에 전류 자계발생 상전도상태 on ~ off : 전자계산기 스위치 소자 Ta Nb ~ pb [7] 초전도의 응용 ② 초전도 송전 : 입계온도가 Tc, 입계자장 Hc가 높은 재료를 사용하여 저손실 송전

  10. A Q (저온)  P (고온) 2종의 금속 혹은 반도체를 접합하여 폐회로를 만들고 그 집합점의 온도차 T = T1 - T2열기전력(熱起電力) 발생 B  if 좌측을 고온 우측에 비해 보다 많은 전자가 donor준위에서 여기 전자밀도가 증가 케리어 밀도 기울기로 인한 확산전류 <6.2> 熱電效果 : 열현상과 전기현상의 상호작용에 의한 제효과 [1] Seeback 효과

  11. 여기서  Seeback 전압  2종의 금속 혹은 반도체를 접합하여 폐회로를 만들고 일정한 온도를 유지하면서 전류 Joule 열 이외의 열이 발생 or 흡수 (발열) (흡열)  Seeback 계수 - + <ex> thermo - couple ex) Pt - Pt - Ph (PR), Chromel - Alumel (CA) [2] Peltier 효과

  12. 좌측 : 금속에 있는 전자는 열energy를 얻고 (eVF) 반도체로 이동 흡열 우측 : 전자는 열energy를 방출하고 금속으로 이동 발열     Seebeck 계수와 Peltier 계수 :  = T : 켈빈관계 <응용> : 전자냉동

  13. : 동일한 금속에서 부분적인 온도차 (온도의 기울기)가 있을때 전류를 흘리면 발열 or 흡열 ① 負(- ) Thomson 효과 : if 고온에서 저온부로 전류 흡열 ex) Pt, Ni, Fe ② 正(+) Thomson 효과 : if 고온에서 저온부로 전류 발열 ex) Cu, Sb [3] Thomson 효과

  14. 일함수 : 전자 1개가 금속으로부터 이탈하는데 필요한 최소 energy  영상력 (Image force) :  전자를 잡아 두기 위한 힘 : ①  전체의 일함수 ②  ③ 일함수 x x <6.3> 電子의 放出 [1] 일함수

  15. 1883 Edison 발견 1902 Richardson & Dushman : mechanism 규명   일함수와 전자밀도 분포 : E (eV) 0ºk EW EB보다 큰 energy 를 가진 전자는 금속을 탈출 EB 2500ºk EF N(E) [2] 熱電子放出 ( thermioniemission)

  16. ④ ⑤ if 투과계수를 D (이론적으로 계산된 전자 모두가 방출되지 않음, 일부 금속내부로 반사) ④´  일함수가 작을 것 융점이 높을 것 고온에서도 기계적 강도가 클것    Richardson - Dushman 식  열음극 재료의 조건 : ex) Th ~ W 음극 ( 토륨, 텅스텐 ) , 산화물 피복 음극 , 텅스텐 음극

  17. if 전계를 가하면 energy 장벽이 낮아짐 실질적인 일함수가 작아짐 열전자방출이 증가 외부전계가 없는 경우 EW EW 외부전계에 의한 potential energy EW Ef 합성 potential energy ⑥ 최대치 에서 X에 대해 미분 ⑦ ④ < 열전자방출에 수반되는 현상 > (1) Schottky 효과:

  18. 열음극에서 튀어나오는 전자의 속도가 불균일 함으로 인한 열전자류 변동 진공관의 shot noise  음극의 물리적 화학적인 변화로 인한 열전자류 변동 Flicker noise (2) 산사효과(散射效果 : shot effect) (3) 플러커효과(Flicker effect)

  19. if E = h > EW전자방출 ⑧ if 입계주파수 ⑨  방출전자의 초속도의 최대값은 주파수에 비례 ( 빛의 세기에 무관 ) 방출전자의 흐름은 빛의 세기에 비례 광전감도는 빛의 주파수에 따라 선택성   [3] 광전자방출(光電子放出 : Photo - electrion emission ) : 외부광전효과  광전자방출의 특징

  20. 1次 電子 충돌 2次 電子放出 (1/2mv2 > EW)  2차 전자방출비 1차 전자 energy, 금속의 종류, 표면상태, 입사각에 따라 [4] 2차 전자방출 (2次 電子放出 : Secondary electron emission) <응용> Image orthicon, 광전자 증배관

  21. 전계가 없을 때 EW 전계에 의한 potential EW Tunnel 효과 if E = 109 [v/m] 장벽의 폭 100 [Å] 온도에 무관 (R –D식의 kT 대신 E에 관계) [a, b : 정수(일함수 포함)] • 전자가 전위 장벽을 뛰어넘어서 밖으로 튀어나오는 것이 아님 [5] 電界放出 (field - emission) or 냉음극방출 (cold cathod emission) <응용>전계방출 현미경

  22. 온도와 관계없는 모든 발광현상 ( cf 온도에 의해 빛 방출 온도 방사 or 열방사 )  형광 (fluorescence) : 외부에너지 전달후 10-8초 이내 빛 소멸 인광 (phosporescence)  광 luminescence 음극선 luminescence 전장 luminescence luminescence     [6] Luminescence * Stokes´ low : 발광 파장은 여기광의 파장보다 길다.

More Related