miniatura|200x200px|Un electró (vermell) que troba la interfície entre un conductor normal (N) i un superconductor (S) produeix un parell de Cooper en el superconductor i un forat retroreflectat (verd) en el conductor normal. Les fletxes verticals indiquen la banda d'espín ocupada per cada partícula. La reflexió d'Andréiev, anomenada així en referència al físic rus Aleksandr Fiódorovitx Andréiev, és un tipus de dispersió de partícules que es produeix a les interfícies entre un superconductor (S) i un material en estat normal (N). És un procés de transferència de càrrega mitjançant el qual el corrent normal a N es converteix en supercorrent a S. Cada reflexió d'Andréiev transfereix una càrrega 2e a través de la interfície, evitant la transmissió prohibida d'una sola partícula dins del buit d'energia superconductor.

Aquest efecte s'anomena generalment reflexió d'Andréiev, però també es coneix com a reflexió d'Andréiev-Saint-James, ja que va ser predit independentment per Saint-James i de Gennes i per Andreev a principis dels anys seixanta.

Visió general El procés implica un electró incident a la interfície des del material en estat normal a energies inferiors a la bretxa d'energia superconductora. L'electró incident forma un parell de Cooper en el superconductor amb la retroreflexió d'un forat d'espín i velocitat oposats però amb el mateix moment que l'electró incident, com es veu a la figura. Se suposa que la transparència de la barrera és alta, sense cap capa d'òxid ni de túnel, cosa que redueix els casos de dispersió normal electró-electró o forat-forat a la interfície. Com que el parell consisteix en un electró d'espín ascendent i descendent, un segon electró d'espín oposat a l'electró incident de l'estat normal forma el parell en el superconductor i, per tant, el forat retroreflectit. A través de la simetria d'inversió del temps, el procés amb un electró incident també funcionarà amb un forat incident (i un electró retroreflectit).

El procés depèn en gran manera de l'espín: si només una banda d'espín està ocupada pels electrons de conducció en el material en estat normal ( és a dir, si està completament polaritzat en l'espín), la reflexió d'Andréiev s'inhibirà a causa de la incapacitat de formar un parell en el superconductor i la impossibilitat de la transmissió d'una sola partícula. En un ferroimant o material on existeix polarització d'espín o pot ser induïda per un camp magnètic, la força de la reflexió d'Andréiev (i per tant la conductància de la unió) és una funció de la polarització d'espín en l'estat normal.

La dependència de l'espín de la reflexió d'Andréiev dona lloc a la tècnica de reflexió d'Andréiev per contacte puntual, en què una punta superconductora estreta (sovint niobi, antimoni o plom) es col·loca en contacte amb un material normal a temperatures inferiors a la temperatura crítica de la punta. Aplicant un voltatge a la punta i mesurant la conductància diferencial entre aquesta i la mostra, es pot determinar la polarització de l'espín del metall normal en aquest punt (i el camp magnètic). Això és útil en tasques com la mesura de corrents polaritzats per espín o la caracterització de la polarització de l'espín de capes de material o mostres a granel, i els efectes dels camps magnètics sobre aquestes propietats.

En un procés d'Andréiev, la diferència de fase entre l'electró i el forat és −π/2 més la fase del paràmetre d'ordre superconductor.

Reflexió creuada d'Andréiev La reflexió creuada d'Andréiev, també coneguda com a reflexió d'Andréiev no local, es produeix quan dos elèctrodes de material d'estat normal espacialment separats formen dues unions separades amb un superconductor, amb la separació de la unió de l'ordre de la longitud de coherència superconductora BCS del material en qüestió. En un dispositiu d'aquest tipus, la retroreflexió del forat d'un procés de reflexió d'Andréiev, resultant d'un electró incident a energies inferiors a l'espai superconductor en un conductor, es produeix en el segon conductor normal espacialment separat amb la mateixa transferència de càrrega que en un procés de reflexió d'Andréiev normal a un parell de Cooper en el superconductor. Perquè es produeixi la reflexió creuada d'Andréiev, han d'existir electrons d'espín oposat a cada elèctrode normal (per tal de formar el parell en el superconductor). Si el material normal és un ferroimant, això es pot garantir creant una polarització d'espín oposat mitjançant l'aplicació d'un camp magnètic a elèctrodes normals de diferent coercitivitat.

La reflexió creuada d'Andréiev es produeix en competició amb la cotunnelació elàstica, la tunelització mecànica quàntica dels electrons entre els conductors normals a través d'un estat intermedi en el superconductor. Aquest procés conserva l'espín de l'electró. Com a tal, un potencial detectable en un elèctrode en aplicar corrent a l'altre pot estar emmascarat pel procés de cotunnelació elàstica competidor, cosa que dificulta una detecció clara. A més, la reflexió normal d'Andréiev es pot produir en qualsevol de les dues interfícies, juntament amb altres processos normals de dispersió d'electrons de la interfície normal/superconductora.

El procés és d'interès en la formació de l'entrellaçament quàntic en estat sòlid, mitjançant la formació d'un parell electró-forat entrellaçat (Andreev) espacialment separat, amb aplicacions en espintrònica i computació quàntica.

Referències

Categoria:Superconductivitat