场依赖的非线性表面电阻及其在超导体中通过表面纳米结构化的优化

我们提出强射频（RF）场中脏超导体非线性表面电阻的理论，考虑了磁性与非磁性杂质、有限准粒子寿命，以及许多材料氧化物表面特征的薄邻近耦合正常层。求解 Usadel 方程以获得准粒子态密度（DOS）与低频表面电阻 $R_s$ 作为 RF 场振幅 $H_0$ 的函数。结果表明，由 RF 电流引起的 DOS 峰展宽与准粒子能隙减小的相互作用在 $R_s(H_0)$ 中产生极小值，并使品质因子 $Q(H_0)$ 随 RF 场扩展升高。顺磁杂质将 $R_s(H_0)$ 中的极小值移至较低场，并能在较宽 $H_0$ 范围内降低 $R_s(H_0)$。DOS 中的亚隙态可产生剩余表面电阻，同时在较高温度下降低 $R_s$。表面处的邻近耦合正常层可将 $R_s(H_0)$ 中的极小值移至低场或高场，并能使 $R_s$ 低于理想表面。理论表明，$R_s(H_0)$ 的行为随温度与 RF 频率升高而改变，且 $Q(H_0)$ 的场依赖可对材料制备非常敏感。我们的结果表明，非线性 RF 损耗可通过利用杂质调控或表面纳米结构化调节表面处的对破缺效应而最小化。