Stability of superconducting states out of thermal equilibrium

Abstract

Quasiparticies of superconda~ctors can be manipulated either by irradiation or tunnel injection such that substantial changes of the gap (order parameter) occur which are most pronounced close to the transition temperature. These phenomena are investigated by a theory which is based on the combined system of the Boltzmann equation and the BCS gap equation. Several stationary, spatially homogeneous states are found in some range of temperatures. A linear stability analysis reveals two types of behavior, depending, essentially, on whether quasiparticle diffusion increases or decreases the stability. In a representative situation of the first type, two states turn out to be locally stable. An investigation of a nonlinear equation of motion for the order parameter leads to the conclusion that a first-order phase transition between these two states occurs at a g~!ven temperature. In a situation of the second type, one finds that fluctuations of a definite wave vector destroy the spatially homogeneous state and lead to a stable state of layered structure.

Superconductors with excess quasiparticles

“…При некоторой δ = δ 0 энергии состояний U (Δ 5 ) = U (Δ 3 ) сравниваются. Как показано в работе 44 , время перехода из метастабиль-ного состояния в стабильное при δ Φ δ 0 очень велико в отсутствие больших флуктуации и зародышей стабильной фазы. Поэтому если увеличивать δ, то состояние с Δ 5 сохраняется вплоть до δ = 0 как метастабильное, а за-тем происходит переход I рода в состояние с Δ 3 .…”

“…Однако в сверхпроводниках с оптической и туннельной накачкой распределение квазичастиц является «перегретым» и 7Vg > 0. Вообще говоря, в неравновесных системах с параметром порядка знак Ns тесно связан со знаком в когерентных факторах 5β > 79 (η = ±1)· Поэтому в систе-мах с противоположным сверхпроводнику знаком η, Ns может стать отри-цательным и возникнуть ДН (согласно 44 , модель NEMS). Примером может служить экситонный диэлектрик 80 , где знаки в когерентных факторах противоположны знакам в сверхпроводнике 2 .…”

“…Важным является вопрос о ста-бильности однородных состояний сверхпроводников с неравновесными квазичастицами. Стабильность относительно быстрых (по сравнению с вре-менами релаксации) возмущений исследовалась в работах 34 > зв " 44 . Оказа-лось, что критерий стабильности тесно связан со знаком величины dH,…”

“…Математически это связано с более медленным по сравнению с п о $ изменением функции η при малых ξ (свойство η (0) < п т (0) < по 5 (0)). Этот результат был под-твержден в последующих работах 44 44 . Пороговая и когерентная неустойчивости тесно связаны с неоднознач-ностью Δ (β) и имеют максимальный декремент нарастания при однород ных возмущениях, т. е. ситуация имеет определенную аналогию с теорией Ван-дер-Ваальса реальных газов.…”

“…При β > 0 число рекомбинирующих частиц всегда больше числа рождаемых за счет перепоглощения неравновесных фононов и φ > 0. Таким образом, из свойств функций η (ε) и щ вытекает свойство «перегре-то сти» (44). Описанные свойства и вид η (ξ) были полностью подтверждены с помо-щью численного решения системы уравнений (6), (12), (29) …”