SUPRACONDUCTIVITE M1 Phytem- E. Deleporte – 2005/2006 PLAN!DU COURS I) Introduction!: résistivité à basse température II) Matériaux supraconducteurs 1) Eléments purs 2) Alliages et composés 3) Rôle industriel III) Supraconducteurs dans un champ magnétique 1) Destruction de la supraconductivité par un champ magnétique!: champ magnétique critique 2) Effet Meissner 3) Equation de London, profondeur de pénétration 4) Quantification du flux magnétique!: paires de Cooper 5) Existence de supraconducteurs de type-II IV) Thermodynamique des supraconducteurs! 1) Entropie 2) Energie de liaison des paires de Cooper V) Origine microscopique de la supraconductivité 1) Effet isotopique 2) Interaction électron-phonon!: appariement des électrons en paires de Cooper TRAVAUX DIRIGES!: Lévitation d’un aimant au-dessus d’un supraconducteur. BIBLIOGRAPHIE!: Ouvrages destinés aux étudiants de maîtrise!: • C. Kittel!: «!Introduction à la physique de l’état solide!» • NW Ashcroft and N.D. Mermin!: «!Solid State Physics!» Ouvrages plus avancés!: • DR Tilley and J. Tilley!: «!Superfluidity and Supraconductivity!» • V.Z. Krézin and S.A. Wolf!: «!Fundamentals of Superconductivity!» 1 I) Découverte de la supraconductivité du mercure (H. Kamerlingh-Onnes, 1911). 2 Accroissement de la température critique avec le temps 3 II-1) Quelques valeurs des températures critiques Tc et des champs magnétiques critiques Hc. 4 II-2) Températures critiques pour quelques composés 5 III-1) Destruction de la supraconductivité par les champs magnétiques Champ critique en fonction de la température 6 III-2) Effet Meissner dans une sphère supraconductrice refroidie dans un champ magnétique constant Ejection des lignes d’induction 7 III-3) Pénétration d’un champ magnétique dans un supraconducteur semi-infini 8 III-4) Quantification du flux magnétique Contour d’intégration C à l’intérieur d’un anneau supraconducteur 9 III-5) Aimantation en fonction du champ magnétique appliqué 10 Etat mixte d’un supraconducteur de type II Réseau triangulaire de réseaux de vortex émergeant de la surface d’une feuille de supraconducteur Pb0.98In0.2, dans un champ magnétiqu de 80 Gauss normal à la surface. Les vortex sont révélés par la coagulation de fines particules ferromagnétiques. Les vortex sont environ à 0.5 mm les uns des autres. 11 IV-1) Entropie S de l’aluminium dans l’état normal et dans l’état supraconducteur en fonction en la température. 12 IV-2) Mesures de l’absorption micro-onde en fonction de la fréquence dans l’Indium supraconducteur pour T<<Tc. L’absoption normalisée à celle mesurée dans l’état normal est reportée en fonction de la fréquence normaliisée à la température critique. Un seuil d’absorption est observée pour hw = 3.8 kTc. 13 Valeurs réduites de la bande interdite observée Eg(T)/Eg(0) en fonction de la température réduite T/Tc (La courbe en traits pleins est tracée d’après la théorie BCS) 14 V-1) Effet isotopique Variarion de la température critique de l’étain en fonction de la masse atooique dans un diagramme log-log. La courbe en pointillés correspond à une loi en 1 M . 15 V-2) Interaction électron-phonon Déplacement des ions induit par un électron dans un solide 16