Josephson-Effekt

Der Josephson-Effekt ist ein physikalischer Effekt, der den Tunnelstrom zwischen zwei Supraleitern betrifft. Er wurde von Brian D. Josephson 1962 theoretisch vorhergesagt.

Werden zwei Supraleiter durch eine dünne nicht-supraleitende Barriere getrennt, so stellt sich ein Tunnelstrom $I_{s}$ der Größe

$I_{s}=I_{c}\sin \Delta \varphi$

ein, wobei $\Delta \varphi$ die Phasendifferenz der supraleitenden Wellenfunktionen beiderseits der Barriere darstellt und $I_{c}$ der so genannte kritische Strom der Barriere ist.

Falls eine Spannung $V$ über der Barriere abfällt, so stellt sich eine zeitabhängige Phasendifferenz $\Delta \varphi$ der Form

${\frac {\partial \Delta \varphi }{\partial t}}={\frac {2\pi }{\Phi _{0}}}V$

ein, wobei $\Phi _{0}=h/2e$ das magnetische Flussquantum ist.

Josephsonkontakt

Ein Josephsonkontakt ist ein elektronisches Bauteil auf der funktionellen Basis des Josephson-Effekt. Josephsonkontakte werden eingesetzt als extrem schnelle Schaltelemente, sehr genaue Spannungsstabilisatoren oder in Systemen zur Messung extrem kleiner magnetische Flüsse. Josephsonkontakte bestehen aus zwei supraleitenden Materialen, die miteinander in sehr schwachen Kontakt gebracht werden. Dieser schwache Kontakt wird realisiert, entweder durch geometrische Barrieren (z.B. Punktkontakt/Spitzenkontakt) oder durch eine Oxidschicht oder einen nicht-supraleitenden Normalleiter.

Referenzen

• B. D. Josephson, Phys. Lett. 1, 251 (1962)
• K. Likharev, Dynamics of Josephson Junctions and Circuits, Gordon and Breach Science Publishers (1986)
• A. Barone and G. Paterno, Physics and Applications of the Josephson effect, John Wiley & Sons (1982)