Андреевское отражение - отражение носителей заряда (электронов и дырок) в металле, находящемся в нормальном
состоянии (N), от границы со сверхпроводником (S); при этом
происходит изменение знаков массы и заряда носителей: превращение электрона
в дырку или дырки в электрон. Ввиду сохранения энергииносителей
и практически точного сохранения импульса р при О. а. происходит
изменение направления вектора скорости v на противоположное. Вместо
классич. закона зеркального отражения "угол падения равен углу отражения"
при Андреевском отражении отражённый носитель заряда движется точно назад (А. Ф. Андреев,
1964) [1, 2].
О. а. обусловлено наличием щели
в энергетич. спектре электронов сверхпроводника (см. Сверхпроводимость ).При
носители заряда не могут проникнуть в сверхпроводник. В то же время они
обладают импульсом рт.
к. в металле ррF, где
pF
- ферми-импцлъс. При отражении от N - S-границы тангенциальная
компонента импульса
сохраняется точно, а перпендикулярная компонентаможет
измениться лишь на величину
Если угол падения
далёк от 90°, то
Поэтому обычное зеркальное отражение, при к-ромневозможно.
Малые изменения импульса
соответствуют переходу с электронной ветви энергетич. спектра нормального
металла на дырочную. При О. а. электрон (р > pF)подхватывает
другой с антипараллельным импульсом, меньшим pF, и образует
куперовскую пару (см. Купера эффект ),распространяющуюся без потерь
вдоль поверхности сверхпроводника [3]. В нормальном металле остаётся дырка
с импульсом, противоположным импульсу подхваченного электрона, что соответствует
изменению знака v при О. а. При касательном падении
вероятность обычного зеркального отражения заметно возрастает.
При
вероятность Андреевского отражения уменьшается, если
О. а. не происходит.
Граница раздела N - S может быть
создана внутри однородного металла, находящегося при низкой температуре
Т <
Тс
(Тс - критическая темп-pa сверхпро-водящего перехода), с
помощью неоднородного магн. поля
Н. В той области, где Н >
Нс
(Нс - критическое магнитное поле сверхпроводника), металл
находится в нормальном состоянии. Из выражения для циклотронной частоты
= еН/тc следует, что при одноврем. изменении знаков заряда е и
массы
т направление вращения носителей в магн. поле не меняется.
Поэтому центры кривизны траекторий электрона и дырки в точке отражения
лежат по разные стороны от общей касательной (рис.).
Андреевское отражение электрона от границы сверхпроводник (S) - нормальный металл (N).
В промежуточном состоянии сверхпроводников первого рода объём металла разбивается на чередующиеся области N- и S-фаз. При одноврем. изменении знака заряда и вектора v носителей заряда при Андреевском отражении наличие большого кол-ва таких границ не вносит дополнит. электрич. сопротивления. В то же время тепловое сопротивление чистых металлов в промежуточном состоянии сильно возрастает. Это послужило первым указанием на необычный характер отражения [4]. В дальнейшем Андреевское отражение наблюдалось экспериментально при радиочастотном размерном эффекте [5]и с помощью метода поперечной фокусировки электронов [6]. Явления, аналогичные О. а., наблюдаются также в жидком изотопе гелия - 3Не в сверхтекучем состоянии.
И. П. Крылов.