Brecha de energía

Si existe una brecha de energía en la estructura de bandas de un material, se denomina banda prohibida. Las propiedades físicas de los semiconductores están determinadas en gran medida por sus espacios de banda, pero también para los aislantes y metales la estructura de la banda, y por lo tanto cualquier posible espacio de banda, gobierna sus propiedades electrónicas.^[1][2]

Para los superconductores, la brecha de energía es una región de densidad suprimida de estados alrededor de la energía de Fermi, con el tamaño de la brecha de energía mucho menor que la escala de energía de la estructura de bandas. La brecha de energía superconductora es un aspecto clave en la descripción teórica de la superconductividad y, por lo tanto, ocupa un lugar destacado en la teoría BCS. Aquí, el tamaño de la brecha de energía indica la ganancia de energía para dos electrones tras la formación de un par de Cooper.^[1][2][3] Si un material superconductor convencional se enfría de su estado metálico (a temperaturas más altas) al estado superconductor, entonces la brecha de energía superconductora está ausente por encima de la temperatura crítica ${\displaystyle T_{c}}$, comienza a abrirse al entrar en el estado superconductor en ${\displaystyle T_{c}}$ y crece al enfriarse aún más. La teoría BCS predice que el tamaño ${\displaystyle \Delta }$ de la brecha de energía superconductora para superconductores convencionales a escalas de temperatura cero con su temperatura crítica ${\displaystyle T_{c}}$ : ${\displaystyle \Delta (T=0)=1.764\,k_{B}T_{c}}$ (con constante de Boltzmann ${\displaystyle k_{B}}$).