声子瓶颈限制了外延NbN薄膜中由涡旋引起的准粒子弛豫过程

《Journal of Materials Chemistry C》：Phonon bottleneck limits vortex-induced quasiparticle relaxation in epitaxial NbN thin films

超导NbN薄膜在强磁场中涡旋驱动准粒子动力学研究，通过L-O不稳定性速度平台提取弛豫时间τ，发现8-300K范围内τ与T3成比例，揭示声子瓶颈主导的非平衡超导机制，为下一代超导器件设计提供理论依据。

　　

我们对外延NbN薄膜在高磁场下的涡旋驱动准粒子动力学进行了全面的实验分析。通过追踪Larkin–Ovchinnikov不稳定性速度随温度和磁场的变化，我们利用涡旋速度中著名的与磁场无关的平台区域来提取准粒子弛豫时间τ。从这个平台区域中，我们得到了从8 K到T_c之间的特征复合时间，范围在80到10 ps之间。将我们的结果与之前报道的NbN及其他超导系统的数值进行比较，我们提出了一个统一的观点：超导能隙和温度共同决定了限制复合过程的声子瓶颈。在低温下τ的系统性增长与预期的声子限制的热量通过基底传输的T³依赖性一致，这表明了不同材料和器件架构中的普遍趋势。这些发现为非平衡超导性提供了见解，并为准粒子弛豫速度设定了一个基本限制，从而约束了下一代低温超导技术的发展速度。