Thermodynamical properties of superconducting contacts

Abstract

We investigate the thermodynamical properties of superconducting contacts, and concentrate on the calculation of the specific heat in the vicinity of the superconducting transition point. By considering the thick film limit, it is found that the reduction in the specific heat is a much more delicate measure of the proximity effect than is the change in transition temperature, for example. For the case that the normal film consists of a paramagnetic metal, it can be shown that for superconducting films even as thick as 100-times the coherence distance the reduction in the specific heat is still approximately 15%. Our computations apply to arbitrary mean free path. Finally we discuss experiments byShiffman et al. on eutectic Pb-Sn alloys and show that reasonable good agreement between theory and experiment can be obtained.

Zusammenfassung

Wir untersuchen die thermodynamischen Eigenschaften supraleitender Kontakte und konzentrieren uns dabei auf die Berechnung der spezifischen Wärme in der Nähe des Sprungpunktes. Es zeigt sich, daß bei dicken supraleitenden Schichten die Reduktion in der spezifischen Wärme ein viel empfindlicheres Maß für den Proximity-Effekt ist als z. B. die Reduktion in der Sprungtemperatur. Falls die normale Schicht paramagnetisch ist, kann man zeigen, daß supraleitende Schichten, die 100mal so dick wie die Kohärenzlänge sind, immer noch eine Reduktion in der spezifischen Wärme von 15% zeigen. Unsere Rechnungen sind für alle freien Weglängen durchgeführt worden. Abschließend diskutieren wir Experimente vonShiffman u.a. mit eutektischen Pb-Sn-Legierungen und zeigen, daß befriedigende Übereinstimmung zwischen Theorie und Experiment vorhanden ist.

Résumé

On a étudié les propriétés thermodynamiques des contacts superconducteurs en vouant une attention particulière au calcul de la chaleur spécifique aux environs du point de transition. Dans le cas limite des couches superconductrices épaisses on remarque que la décroissance de la chaleur specifique est une mesure beaucoup plus sensible de l'effet de proximité que ne l'est par exemple le changement de la température de transition. Si la couche normale est paramagnétique on vérifie même que des couches superconductrices 100 fois plus épaisses que la longueur de cohérence montrent encore une décroissance de 15% de la chaleur spécifique. Tous les calculs sont valables quelle que soit le libre parcours moyen. On discute pour terminer les résultats deShiffman (entre autres auteurs) relatifs aux alliages eutectiques de Pb-Sn et on montre que l'accord entre la théorie et l'expérience est satisfaisant.