强射频场中II型超导体的涡旋穿透动力学、阶跃式不稳定性及非线性表面电阻

我们研究了强射频磁场$B_0\sin\omega t$下超导体中单涡旋的非线性动力学。利用London理论，我们计算了耗散功率$Q(B_0,\omega)$以及线性Bardeen-Stephen粘滞阻力下涡旋运动的暂态时间尺度，这导致涡旋穿透振荡表面势垒期间出现物理上不合理的高涡旋速度。结果表明，单涡旋穿透交流表面势垒总是伴随着反涡旋的穿透以及随后的涡旋-反涡旋对湮灭。在较高涡旋速度$v(t)$下使用非线性Larkin-Ovchinnikov (LO)粘滞阻力，会导致涡旋穿透表面势垒的阶跃式行为以及耗散功率的显著增加。我们计算了耗散对非线性涡旋粘度$\eta(v)$和射频涡旋动力学的影响，并表明这也可导致LO型行为、不稳定性以及穿透涡旋通道的热局域化。我们提出了一个$\eta(v)$的热反馈模型，该模型不仅在稳态运动下产生了LO依赖关系的$\eta(v)$，还考虑到了快速加速涡旋周围温度场的弛豫以及与表面的长程相互作用。我们还探讨了钉扎对非线性射频涡旋动力学的影响，以及捕获磁通对作为射频频率和磁场函数计算的表面电阻$R_s$的影响。结果表明，捕获磁通可在低温$T$下导致与温度无关的剩余电阻$R_i$，以及$R_i(B_0)$的滞后性低场依赖关系，该关系可随$B_0$的增加而{\it 减小}，在$B_0$远小于热力学临界场$B_c$时达到极小值。