Учебно-научный радиофизический центр МПГУ
К вопросу о механизме однофотонного детектирования токонесущими
сверхпроводящими полосками.Д. Ю.Водолазов, ИФМ РАН
В работе изучается динамика сверхпроводящего параметра порядка в сверхпроводящей полоске с транспортным током после поглощения одиночного фотона. В работе используется квазистационарное приближение, в рамках которого отклонение от равновесия описывается в терминах эффективной температуры T квазичастиц. Для описания временной и пространственной эволюции T используется уравнение теплопроводности, а для динамики сверхпроводящего параметра порядка нестационарное уравнение Гинзбурга-Ландау совместно с уравнением Пуассона для электрического потенциала.
Показано, что при фиксированной энергии фотона резистивное состояние появляется только при превышении током некоторого критического значения (тока детектирования), сопровождающееся рождением пары вихрь-антивихрь в центре горячего пятна, индуцированного фотоном. Движение вихря/антивихря в противоположных направлениях под действием силы Лоренца, приводит к нагреву сверхпроводника и появлению нормального домена.
В рамках уравнения Лондона предложена аналитическая модель, которая предсказывает появление пары вихрь-антивихрь в сверхпроводящей пленке с транспортным током ниже тока распаривания при наличии конечной области с частично подавленным параметром порядка. В частности, на основе этой модели показывается, что токи детектирования для фотонов поглощенных на краю и в центре пленки, могут отличаться (что совпадает с результатами численного решения). Данный результат может быть использован для объяснения экспериментально наблюдаемого плавного изменения квантовой эффективности (‘размазанной’ красной границы) сверхпроводящих меандров при изменении транспортного тока (при фиксированной энергии фотона) либо при изменении энергии фотона (при фиксированном значении тока).
В работе также показано, что наиболее вероятным механизмом так называемых темновых отсчетов, при токах близких к току распаривания, является появление областей с подавленным параметром порядка в пленке, ведущих к возникновению линий проскальзывания фазы или одиночных вихрей. Вычислена величина энергетического барьера для возникновения таких областей как в прямой пленке, так и в пленке с 180 градусным поворотом."