エネルギーギャップ

物質のバンド構造にエネルギーギャップが存在するとき、それをバンドギャップと呼ぶ。 半導体の物性の多くはバンドギャップで決まるが、絶縁体や金属でもバンド構造やバンドギャップが電子物性を支配する。^[1][2]

超伝導体でのエネルギーギャップは、フェルミエネルギー付近の状態密度が抑えられた領域であり、その大きさはバンド構造のエネルギースケールよりも遥かに小さい。 超伝導のエネルギーギャップは、超伝導の理論的な記述における重要な側面であり、BCS理論では目立って取り上げられている。 ここでエネルギーギャップの大きさは、クーパー対の形成による2つの電子のエネルギー利得を表す。^[1][2][3] 通常の超伝導体が金属状態（高温）から超伝導状態に冷却された場合、エネルギーギャップは臨界温度${\displaystyle T_{c}}$以上では見られず、${\displaystyle T_{c}}$でエネルギーギャップが現れ、さらに冷却するとエネルギーギャップは大きくなる。 BCS理論によれば、通常の超伝導体の絶対零度でのエネルギーギャップ${\displaystyle \Delta }$は臨界温度${\displaystyle T_{c}}$で見積もられる。^[3]

${\displaystyle \Delta (T=0)=1.764\,k_{B}T_{c}}$

ここで${\displaystyle k_{B}}$はボルツマン定数である。