非平衡超导体的动态对破缺电流、临界超流速度与非线性电磁响应

我们报道了非平衡超导体中动态对破缺电流密度 $J_d$ 和临界超流速度 $v_d$ 的数值计算，该超导体载有均匀的、大振幅交流电流密度 $J(t)=J_a\sin\Omega t$，其中 $\Omega$ 远低于能隙频率 $\Omega\ll \Delta_0/\hbar$。$J_d(\Omega,T)$ 和 $v_d(\Omega,T)$ 在临界温度 $T_c$ 附近的依赖关系由脏 s 波超导体的完整含时非平衡方程以及带能隙超导体的含时金兹堡-朗道（TDGL）方程算出，并考虑了序参量的 GL 弛豫时间 $\tau_{GL}$ 和准粒子的非弹性电子-声子弛豫时间 $\tau_E$。我们表明，两种方法给出的 $J_d(\Omega)$ 和 $v_d(\Omega)$ 的频率依赖关系相似，在 $\Omega\tau_E\ll 1$ 时从静态对破缺 GL 值 $J_c$ 和 $v_c$ 逐渐增大，到 $\Omega\tau_E\gg 1$ 时达到 $\sqrt{2}J_c$ 和 $\sqrt{2}v_c$。此处 $J_d$、$v_d$ 以及迈斯纳态失稳时的动态过热场是在两种不同 regime 下计算的：由外加交流磁场 $H=H_a\sin\Omega t$ 在细超导丝或具有大 GL 参数的 II 类超导体中感生的固定交流电流与固定交流超流速度。我们还计算了非平衡超导态的非线性电磁响应，特别是动态动力学电感和耗散准粒子电导率，考虑了超导凝聚体的振荡动力学以及强交流电流驱动的准粒子动力学。结果表明，交流电流密度产生电场的多重谐波，高次谐波的振幅随 $\tau_E$ 增大而减小。