Ginzburg-Landau 模型下纳米尺度超导体中的电流拥挤效应

具有转弯或收缩结构的超导体中，由于几何电流拥挤效应，电流密度是非均匀的。与直段相比，该效应降低了超导结构中的临界电流，在设计超导器件时具有重要意义。我们在广义含时 Ginzburg-Landau (GTDGL) 模型内通过数值模拟研究了电流拥挤效应。通过测量类似于单光子探测器器件中所用结构的超导纳米线结构中临界电流的磁场依赖性，实验结果验证了上述结果。与 London 理论比较，我们得出结论：GTDGL 模型中临界电流的降低显著更小。这一差异归因于电流重分布效应，它降低了超导体薄弱点处的电流密度，并抵消了电流拥挤效应。我们数值研究了填充因子对蜿蜒结构中临界电流的影响，并得出结论：对于探测效率至关重要的应用，临界电流的降低足够小，足以支持高于 $33\,\%$ 的填充因子。最后，我们提出了一种新颖的蜿蜒结构设计，可同时实现高填充因子和低电流拥挤。