การสะท้อนแบบอันเดรเยฟ (Andreev reflection ) ซึ่งตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวรัสเซียอเล็กซานเดอร์ เอฟ. อันเดรเยฟ เป็นการ กระเจิงของอนุภาคชนิดหนึ่งที่เกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสานระหว่างตัวนำยิ่งยวด (S) และวัสดุสถานะปกติ (N) มันเป็นกระบวนการถ่ายโอนประจุที่กระแสไฟฟ้าปกติใน N ถูกแปลงเป็นกระแสยิ่งยวดใน S การสะท้อนแบบอันเดรเยฟแต่ละครั้งจะถ่ายโอนประจุ2eข้ามส่วนต่อประสาน โดยหลีกเลี่ยงการส่งผ่านอนุภาคเดี่ยวที่ต้องห้ามภายในช่องว่างพลังงานยิ่งยวด

โดยทั่วไปปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการสะท้อนของ Andreev แต่บางครั้งก็เรียกว่าการสะท้อนของ Andreev–Saint-James เนื่องจากได้รับการทำนายโดยอิสระจาก Saint-James และ de Gennes และโดย Andreev ในช่วงต้นทศวรรษที่หกสิบ^{[ 1 ]}

กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการที่อิเล็กตรอนจากวัสดุสถานะปกติพุ่งชนที่ส่วนต่อประสานด้วยพลังงานที่ต่ำกว่าช่องว่างพลังงานยิ่งยวด อิเล็กตรอนที่พุ่งชนจะก่อตัวเป็นคู่คูเปอร์ในตัวนำยิ่งยวดพร้อมกับการสะท้อนกลับของโฮลที่มีสปินและความเร็วตรงข้าม แต่มีโมเมนตัมเท่ากับอิเล็กตรอนที่พุ่งชน ดังแสดงในรูป สมมติว่าความโปร่งใสของสิ่งกีดขวางสูง โดยไม่มีชั้นออกไซด์หรือชั้นอุโมงค์ซึ่งช่วยลดกรณีการกระเจิงของอิเล็กตรอน-อิเล็กตรอนหรือโฮล-โฮลตามปกติที่ส่วนต่อประสาน เนื่องจากคู่ประกอบด้วย อิเล็กตรอน ที่มี สปินขึ้นและลง อิเล็กตรอนตัวที่สองที่มีสปินตรงข้ามกับอิเล็กตรอนที่พุ่งชนจากสถานะปกติจะก่อตัวเป็นคู่ในตัวนำยิ่งยวด และทำให้เกิดโฮลที่สะท้อนกลับ ด้วยสมมาตรการย้อนเวลา กระบวนการที่มีอิเล็กตรอนพุ่งชนจะใช้ได้กับโฮลที่พุ่งชน (และอิเล็กตรอนที่สะท้อนกลับ) ด้วยเช่นกัน

กระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับสปินอย่างมาก – หากอิเล็กตรอนนำไฟฟ้าในวัสดุสถานะปกติครอบครองแถบสปินเพียงแถบเดียว ( กล่าวคือสปินมีการโพลาไรซ์อย่างสมบูรณ์) การสะท้อนของอันเดรฟจะถูกยับยั้งเนื่องจากไม่สามารถสร้างคู่ในตัวนำยิ่งยวดและเป็นไปไม่ได้ที่จะส่งผ่านอนุภาคเดี่ยว ใน วัสดุ แม่เหล็กเฟอร์โรหรือวัสดุที่มีการโพลาไรซ์ของสปินอยู่หรืออาจถูกเหนี่ยวนำโดยสนามแม่เหล็ก ความแรงของการสะท้อนของอันเดรฟ (และดังนั้นค่าการนำไฟฟ้าของรอยต่อ) จะเป็นฟังก์ชันของการโพลาไรซ์ของสปินในสถานะปกติ

การขึ้นอยู่กับสปินของการสะท้อนแบบอันเดรฟทำให้เกิดเทคนิคการสะท้อนแบบอันเดรฟแบบจุดสัมผัส โดยใช้ปลายตัวนำยิ่งยวดแคบๆ (มักเป็นไนโอเบียมแอนติมอนีหรือตะกั่ว ) วางสัมผัสกับวัสดุปกติที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิวิกฤตของปลาย เมื่อให้แรงดันไฟฟ้ากับปลายและวัดค่าการนำไฟฟ้าที่แตกต่างกันระหว่างปลายกับตัวอย่าง จะสามารถกำหนดค่าการโพลาไรซ์ของสปินของโลหะปกติ ณ จุดนั้น (และสนามแม่เหล็ก) ได้ เทคนิคนี้มีประโยชน์ในงานต่างๆ เช่น การวัดกระแสไฟฟ้าที่มีการโพลาไรซ์ของสปิน หรือการหาลักษณะเฉพาะของการโพลาไรซ์ของสปินในชั้นวัสดุหรือตัวอย่างขนาดใหญ่ และผลกระทบของสนามแม่เหล็กต่อคุณสมบัติดังกล่าว

ในกระบวนการอันเดรฟ ความแตกต่างของเฟสระหว่างอิเล็กตรอนและโฮลคือ− π/2 บวกกับเฟสของพารามิเตอร์ลำดับการนำยิ่งยวด

การสะท้อน Andreev แบบไขว้ หรือที่เรียกว่าการสะท้อน Andreev แบบไม่เฉพาะที่ เกิดขึ้นเมื่ออิเล็กโทรดวัสดุสถานะปกติที่แยกจากกันในเชิงพื้นที่สองตัวสร้างจุดเชื่อมต่อแยกกันสองจุดกับตัวนำยิ่งยวด โดยระยะห่างของจุดเชื่อมต่ออยู่ในระดับความยาวการเชื่อมโยงยิ่งยวด BCS ของวัสดุที่เกี่ยวข้อง ในอุปกรณ์ดังกล่าว การสะท้อนกลับของรูจากกระบวนการสะท้อน Andreev ซึ่งเกิดจากอิเล็กตรอนตกกระทบที่พลังงานน้อยกว่าช่องว่างยิ่งยวดที่ตัวนำตัวหนึ่ง เกิดขึ้นในตัวนำปกติที่แยกจากกันในเชิงพื้นที่ตัวที่สอง โดยมีการถ่ายโอนประจุเช่นเดียวกับในกระบวนการสะท้อน Andreev ปกติไปยังคู่ Cooper ในตัวนำยิ่งยวด^{[ 2 ]}เพื่อให้เกิดการสะท้อน Andreev แบบไขว้ อิเล็กตรอนที่มีสปินตรงข้ามกันจะต้องมีอยู่ที่อิเล็กโทรดปกติแต่ละตัว (เพื่อสร้างคู่ในตัวนำยิ่งยวด) หากวัสดุปกติเป็นเฟอร์โรแมกเนต สิ่งนี้อาจรับประกันได้โดยการสร้างโพลาไรเซชันสปินตรงข้ามกันโดยการใช้สนามแม่เหล็กกับอิเล็กโทรดปกติที่มีแรงบีบอัด ต่างกัน

การสะท้อนแบบ Andreev ไขว้เกิดขึ้นพร้อมกับการแข่งขันกับการอุโมงค์ร่วมแบบยืดหยุ่น ซึ่งเป็นการอุโมงค์เชิงกลควอนตัมของอิเล็กตรอนระหว่างตัวนำปกติผ่านสถานะตัวกลางในตัวนำยิ่งยวด กระบวนการนี้รักษาสปินของอิเล็กตรอนไว้ ดังนั้น ศักยภาพที่ตรวจจับได้ที่ขั้วไฟฟ้าหนึ่งเมื่อมีการจ่ายกระแสไฟฟ้าไปยังอีกขั้วหนึ่ง อาจถูกบดบังด้วยกระบวนการอุโมงค์ร่วมแบบยืดหยุ่นที่แข่งขันกัน ทำให้การตรวจจับที่ชัดเจนทำได้ยาก นอกจากนี้ การสะท้อนแบบ Andreev ปกติอาจเกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสานใดส่วนต่อประสานหนึ่ง ร่วมกับกระบวนการกระเจิงของอิเล็กตรอนปกติอื่นๆ จากส่วนต่อประสานระหว่างตัวนำปกติและตัวนำยิ่งยวด

กระบวนการนี้มีความน่าสนใจในการก่อตัวของการพันกันทางควอนตัม ในสถานะของแข็ง ผ่านการก่อตัวของคู่อิเล็กตรอน-โฮล (Andreev) ที่พันกันและแยกจากกันในเชิงพื้นที่ ซึ่งมีแอปพลิเคชันในด้านสปินโทรนิกส์และการคำนวณควอนตัม

หนังสือ

• เดอ เจนเนส, พีจี (1966). สภาพนำยิ่งยวดของโลหะและโลหะผสม . นิวยอร์ก: ดับเบิลยู.เอ. เบนจามิน. ISBN 978-0-7382-0101-6.
• ทิงแคม, เอ็ม (2004). บทนำสู่สภาพตัวนำยิ่งยวด (  ฉบับพิมพ์ครั้งที่สอง). นิวยอร์ก: โดเวอร์. ISBN 978-0-486-43503-9.

เอกสาร

• Andreev, AF (1964). "การนำความร้อนของสถานะกลางของตัวนำยิ่งยวด" Sov. Phys. JETP . 19 : 1228.
• Blonder, GE; Tinkham, M.; Klapwijk, TM (1982). "การเปลี่ยนผ่านจากระบอบโลหะไปสู่ระบอบอุโมงค์ในไมโครคอนสตรักชันตัวนำยิ่งยวด: กระแสส่วนเกิน ความไม่สมดุลของประจุ และการแปลงกระแสยิ่งยวด" Phys. Rev. B . 25 (7): 4515. Bibcode : 1982PhRvB..25.4515B . doi : 10.1103/PhysRevB.25.4515 .

• Octavio, M; Tinkham, M.; Blonder, GE; Klapwijk, TM (1983). "โครงสร้างช่องว่างพลังงานซับฮาร์มอนิกในส่วนแคบของตัวนำยิ่งยวด" Phys. Rev. B . 27 (11): 6739. Bibcode : 1983PhRvB..27.6739O . doi : 10.1103/PhysRevB.27.6739 .

• de Jong, MJM; Beenakker, CWJ (1995). "การสะท้อนของ Andreev ในรอยต่อเฟอร์โรแมกเนต-ตัวนำยิ่งยวด" Phys. Rev. Lett . 74 (9): 1657– 1660. arXiv : cond-mat/9410014 . Bibcode : 1995PhRvL..74.1657D . doi : 10.1103/PhysRevLett.74.1657 . PMID 10059084 . S2CID 10784697 .  

• RJ Soulen Jr.; JM Byers; MS Osofsky; B. Nadgorny; T. Ambrose; SF Cheng; และ คณะ (1998). "การวัดการโพลาไรซ์ของสปินของโลหะด้วยจุดสัมผัสตัวนำยิ่งยวด" Science . 282 (5386): 85– 88. Bibcode : 1998Sci...282...85S . doi : 10.1126/science.282.5386.85 . PMID 9756482 . 

• Beenakker, CWJ (2000). "ทำไมรอยต่อโลหะ-ตัวนำยิ่งยวด จึงมีความต้านทาน?" ปรากฏการณ์ควอนตัมระดับเมโซสโคปิกและอุปกรณ์ระดับเมโซสโคปิกในไมโครอิเล็กทรอนิกส์เล่มที่559  หน้า51–60 arXiv : cond-mat/9909293 Bibcode : 1999cond.mat..9293B doi : 10.1007 /978-94-011-4327-1_4 ISBN  978-0-7923-6626-3S2CID 14111103​​