초전도체

소개

초전도체의 특징, 원리, 종류 및 역사에 대한 리포트입니다.

목차

1.초전도체란
1) 초전도체의 특징
2) 초전도 현상의 근원
3) 초전도체의 임계값들
4) 초전도체의 종류
2. 초전도의역사
3.초전도체의 응용
1) 마이크로파소자
2)디지털소자
3) SQUID

본문내용

1.초전도체란
1) 초전도체의 특징
초전도체는 직류 전류에 대해 저항이 전혀 없는 완전도체이다. 가령, 예를 들어, 아래 그림과 같은 초전도체로 된 고리에 전류를 흘려주면, 초전도체를 따라 흐르는 초전류는 감쇠하지 않고 영원히 흐르게 된다.


초전도체는, 또한, 외부에서 자기장을 걸어 주면 초전도체 내부의 자속밀도(B)가 0이 되는 완전 반자성체이다. 이러한 반자성 특성은 자기장을 초전도체 밖으로 밀어내는 효과로 나타나는데, 발견자의 이름을 따서 마이스너(Meissner) 효과라고 부른다.



마이스너효과는, 외부에서 가해진 자기장을 상쇄시키기 위한 전류(차폐전류)가 초전도체에 흘러서 외부의 자석과 반대되는 자극을 만듦으로써 나타나는데, 자기장을 밀어내는 자기부상 효과는 자기부상 열차나 초전도 베어링 등에도 활용될 수 있다.

2) 초전도 현상의 근원
초전도 현상은 초전도체 내의 자유전자들이 두 개씩 쌍을 이룸으로써 생기는데, 이 전자쌍을 쿠퍼쌍이라고 부른다. 초전도체를 이루고 있는 격자 이온들의 진동이 전자의 움직임과 공명함으로써 쿠퍼쌍을 이루게 하고, 또 이들의 이동에 대해 방해가 되지 않고 저항없이 움직일 수 있게 한다.

이 때, 이온 격자의 탄성이 초전도현상을 나타내는데 결정적인 역할을 하므로, 이온의 성질이나 이온들의 결합구조가 전자쌍을 이루는데 적합한 물질들만이 초전도체가 될 수 있으며, 초전도체들간에도 초전도 현상을 나타내는 조건, 즉, 초전도 임계값들이 차이가 나게 된다. 이온격자의 탄성과 초전도 현상의 밀접한 관계는, 이들 이온이 동위원소로 치환될 경우 생기는 임계온도 변화 등의 동위원소효과에서 명확하게 알 수 있다.

3) 초전도체의 임계값들
초전도상태와 정상상태 사이에 에너지벽이 존재하는데, 쿠퍼쌍을 이루는 전자들의 운동에너지가 커질수록 에너지벽을 쉽게 뛰어넘을 수 있어서 초전도 현상의 약화로 나타난다. 따라서, 전자의 운동에너지 상승을 가져다 주는 요인, 즉, 온도, 전류, 자기장 등의 크기에 따라 두 상태의 경계면이 결정되게 되는데, 경계면에서 이 값들을 임계온도, 임계전류밀도, 임계자기장 이라고 부른다.

참고자료

· 없음