具有不完美表面的超导体的表面阻抗与最佳表面电阻

我们计算了具有不完美表面的脏s波超导体在低频下的表面阻抗，该不完美表面包含具有减小配对常数的薄层或薄的邻近耦合正常层之一。此类结构模拟了超导材料的实际表面，其可能含有氧化层、吸附杂质或非化学计量组成。我们自洽地求解了Usadel方程，获得了序参量和准粒子态密度的空间分布，随后在局域London电动力学极限下将其用于计算低频表面电阻 $R_s(T)$ 和磁穿透深度 $\lambda(T)$ 作为温度的函数。研究表明，单带s波超导体中的不完美表面导致在 $T\ll T_c$ 时 $Z(T)$ 的非指数温度依赖关系，这可能模仿多带或d波超导体的行为。不完美表面以及体材料中准粒子态密度 $N(\epsilon)$ 中能隙峰的展宽引起了弱温度依赖的剩余表面电阻。我们表明，通过使用拆对机制（特别是引入少量磁性杂质或调节正常层的厚度和电导率及其接触电阻）来设计表面的 $N(\epsilon)$，可以优化表面电阻，甚至将其降低到低于理想表面的值。本工作的结果探讨了 $T\ll T_c$ 时超导体中 $R_s$ 的极限，以及通过表面纳米结构化和杂质设计最优态密度以降低超导微谐振器、薄膜带状线和用于粒子加速器的射频腔中损耗的方法。