안드레예프 반사

안드레예프 반사 (Andreev reflection)는 초전도체와 관련된 현상으로, 정상 전자가 초전도체 경계면에서 반사될 때 정공으로 변환되어 되돌아나오는 특이한 형태의 반사를 말합니다. 이 과정에서 전하량 보존을 위해 쿠퍼 쌍을 형성하는 두 전자가 초전도체 내부로 들어가게 됩니다.

상세 설명

정상 금속(또는 반도체)의 전자와 초전도체의 경계면에서, 에너지가 페르미 에너지 근처에 있는 전자가 입사할 경우 일반적인 반사와 달리 안드레예프 반사가 일어날 수 있습니다. 전자가 초전도체로 진입하기 위해서는 초전도 에너지 갭(Δ) 이상의 에너지를 가져야 합니다. 만약 전자의 에너지가 이 갭보다 작다면, 전자는 초전도체 내부로 들어갈 수 없게 됩니다.

이때, 입사한 전자는 정공으로 반사되는데, 이는 마치 양의 전하를 가진 입자가 반사되는 것과 같습니다. 반사된 정공은 입사한 전자의 운동량과 거의 반대 방향으로 진행하며, 입사 전자와 반사 정공은 운동량과 스핀이 서로 상쇄되는 쿠퍼 쌍을 형성하여 초전도체 내부로 들어가 초전도 전류를 형성하는 데 기여합니다.

중요성

안드레예프 반사는 초전도체와 관련된 여러 현상을 이해하는 데 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 초전도체와 정상 금속의 접합에서 나타나는 전도 특성, 근접 효과(proximity effect) 등을 설명하는 데 사용됩니다. 또한, 안드레예프 반사를 이용한 소자 개발 연구도 활발히 진행되고 있습니다.

관련 용어

• 초전도체
• 쿠퍼 쌍
• 에너지 갭
• 근접 효과