超导 - 正常金属介观结构中的电荷不平衡与 Josephson 效应

我们考虑了一个 $SBS$ Josephson 结，其超导电极 $S$ 与正常金属库接触（$B$ 表示势垒）。对于接近 $T_{c}$ 的温度，我们计算了有效临界电流 $I_{c}^{\ast}$ 以及系统在电流 $I < I_{c}^{\ast}$ 和 $I \gg I_{c}^{\ast}$ 下的电阻。研究发现，由于准粒子从 $N$ 库注入到 $S$ 线而产生的电荷不平衡，显著影响了该结构的特性。有效临界电流 $I_{c}^{\ast}$ 总是大于不存在正常金属库时的临界电流 $I_{c}$，并随着 $S$ 线长度 $2L$ 与电荷不平衡弛豫长度 $l_{Q}$ 之比的减小而增加。研究表明，由于 Carlson-Goldman 集体模式的激发，$I-V$ 特性曲线上会出现一系列峰。我们发现了 Shapiro 台阶的位置，其偏离了由 Josephson 关系给出的位置。