High-frequency oscillations in low-dimensional conductors and semiconductor superlattices induced by current in stack direction

A narrow energy band of the electronic spectrum in some direction in low-dimensional crystals may lead to a negative differential conductance and N-shaped I-V curve that results in an instability of the uniform stationary state. A well-known stable solution for such a system is a state with electric field domain. We have found a uniform stable solution in the region of negative differential conductance. This solution describes uniform high-frequency voltage oscillations. Frequency of the oscillation is determined by antenna properties of the system. The results are applicable also to semiconductor superlattices.Comment: 8 pages, 3 figure

Charge imbalance and Josephson effects in superconductor-normal metal mesoscopic structures

We consider a $SBS$ Josephson junction the superconducting electrodes $S$ of which are in contact with normal metal reservoirs ($B$ means a barrier). For temperatures near $T_{c}$ we calculate an effective critical current $I_{c}^{\ast}$ and the resistance of the system at the currents $I<$ $I_{c}^{\ast}$ and $I>>I_{c}^{\ast}$. It is found that the charge imbalance, which arises due to injection of quasiparticles from the $N$ reservoirs into the $S$ wire, affects essentially the characteristics of the structure. The effective critical current $I_{c}^{\ast}$ is always larger than the critical current $I_{c}$ in the absence of the normal reservoirs and increases with decreasing the ratio of the length of the $S$ wire $2L$ to the charge imbalance relaxation length $l_{Q}$. It is shown that a series of peaks arises on the $I-V$ characteristics due to excitation of the Carlson-Goldman collective modes. We find the position of Shapiro steps which deviates from that given by the Josephson relation.Comment: 12 pages, 4 figures; accepted for publication in Phys. Rev.

Intrinsic Josephson Effect and Violation of the Josephson Relation in Layered Superconductors

Equations describing the resistive state of a layered superconductor with anisotropic pairing are derived. The similarity with a stack of Josephson junctions is found at small voltages only, when current density in the direction perpendicular to the layers can be interpreted as a sum of the Josephson superconducting, the Ohmic dissipative and the interference currents. In the spatially uniform state differential conductivity at higher voltages becomes negative. Nonuniformity of the current distribution generates the branch imbalance and violates the Josephson relation between frequency and voltage.Comment: 11 pages, no figures, revtex, to be published in Phys. Rev. Let

On Effect of Equilibrium Fluctuations on Superfluid Density in Layered Superconductors

We calculate suppression of inter- and intralayer superconducting currents due to equilibrium phase fluctuations and find that, in contrast to a recent prediction, the effect of thermal fluctuations cannot account for linear temperature dependence of the superfluid density in high-Tc superconductors at low temperatures. Quantum fluctuations are found to dominate over thermal fluctuations at low temperatures due to hardening of their spectrum caused by the Josephson plasma resonance. Near Tc sizeable thermal fluctuations are found to suppress the critical current in the stack direction stronger, than in the direction along the layers. Fluctuations of quasiparticle branch imbalance make the spectral density of voltage fluctuations at small frequencies non zero, in contrast to what may be expected from a naive interpretation of Nyquist formula.Comment: 5 pages, LaTeX, RevTeX, Submitted to PR

Nonequilibrium effects in tunnel Josephson junctions

We study nonequilibrium effects in current transport through voltage biased tunnel junction with long diffusive superconducting leads at low applied voltage, $eV \ll 2\Delta$, and finite temperatures. Due to a small value of the Josephson frequency, the quasiparticle spectrum adiabatically follows the time evolution of the superconducting phase difference, which results in the formation of oscillating bound states in the vicinity of the tunnel junction (Andreev band). The quasiparticles trapped by the Andreev band generate higher even harmonics of the Josephson ac current, and also, in the presence of inelastic scattering, a non-equilibrium dc current, which may considerably exceed the dc quasiparticle current given by the tunnel model. The distribution of travelling quasiparticles also deviates from the equilibrium due to the spectrum oscillations, which results in an additional contribution to the dc current, proportional to $\sqrt{V}$.Comment: 11 pages, 7 figures, to be published in Phys. Rev.

Безпечність різних методів забезпечення прохідності дихальних шляхів у хворих з флегмоною шиї

The article provides the results of different methods airway flow procedures in 75 patients with the neck phlegmon. The study found that early tracheostomy has more frequently complication (mediastenitis) and more high rate of mortality in comparison with trachea intubation. The stady approved that endotracheal intubation is a safe method of airway management in patients with the neck phlegmon, which requires using videolaryngoscope Flaplight or fibreoptic intubation.У статті представлено результати забезпечення прохідності дихальних шляхів у 75 хворих на флегмону шиї. В дослідженні було встановлено, що при застовуванні трахеостомії частота гнійних медіастинітів склала 28 %, а при забезпеченні прохідності дихальних шляхів за допомогою інтубації трахеї всього 6 %. Частота летальних випадків у хворих, яким застосовували трахеотомію, становила 32 %, а у хворих з інтубацією трахеї – 10 %. Доведено, що інтубація трахеї є більш безпечним методом забезпечення прохідності дихальних шляхів у хворих з флегмоною шиї, що потребує використання відеоларингоскопа Flaplight або фібробронхоскопічної інтубації трахеї

Ефективність відеоларингоскопу при анестезіологічному забезпеченні операцій у хворих на флегмону шиї

The article presents the results of anesthetic management of 75 patients with phlegmon of the neck. In this study it was found that the main causes of severe tracheal intubation in patients with phlegmon of the neck were the limitation of mouth opening is less than 3 cm, rigid and oedema of the epiglottis of the larynx. When tracheal intubation with a standard laryngoscope, the incidence of difficult intubation was 62.6 %, of which 9.3 % were unsuccessful. The frequency of difficult tracheal intubation using the fibreoptic and videolaryngoscopy Flaplight was 8.1 % and 7.9 %, respectively, compared with a standard laryngoscope. Thus, videolaryngoscopy Flaplight can be recommended for tracheal intubation in patients with phlegmon of the neck.У статті представлено результати анестезіологічного забезпечення 75 хворих на флегмону шиї. В проведеному дослідженні було встановлено, що основними причинами тяжкої інтубації трахеї у хворих з флегмоною шиї є: обмеження відкривання рота менше 3 см, набряк гортані і ригідний надгортанник при одонтогенній флегмоні порожнини рота і шиї. При інтубації трахеї за допомогою лампового ларингоскопа частота тяжких інтубацій становила 62,6 %, із них 9,3 % інтубацій були невдалими. Частота тяжких інтубацій трахеї при використанні фібробронхоскопа і відеоларингоскопа “Flaplight” склала 8,1 і 7,9 % відповідно порівняно з ламповим ларингоскопом. Таким чином, відеоларингоскоп Flaplight можна рекомендувати для інтубації трахеї у хворих з флегмоною шиї

Dissipationless BCS Dynamics with Large Branch Imbalance

In many situations a BCS-type superconductor will develop an imbalance between the populations of the holelike and electronlike spectral branches. This imbalance suppresses the gap. It has been noted by Gal'perin et al. [Sov. Phys. JETP 54, 1126 (1981)] that at large imbalance, when the gap is substantially suppressed, an instability develops. The analytic treatment of the system beyond the instability point is complicated by the fact that the Boltzmann approach breaks down. We study the short-time behavior following the instability, in the collisionless regime, using methods developed by Yuzbashyan et al. [J. Phys. A 38, 7831 (2005); Phys. Rev. B 72, 220503(R) (2005)].Comment: 12 pages, 3 figure

Двополюсна схема заміщення електричного кола постійного струму з залежними джерелами напруги, еквівалентна за потужністю

Known for more than a century the principle of the equivalent source, formulated in the form of Thevenen and Norton theorems, has recently been improved by introducing the requirement of energy equivalence of the primary network and its two-pole substitution circuit. Peculiarities and shortcomings of the existing two-pole substitution circuits that equivalent to the primary DC network are analyzed, and the purpose of the work is formulated: implementation of the new energy content of the equivalent source principle for the DC network’s class, containing both independent and dependent voltage sources and resistors, by developing a new two-pole substitution circuit and studying the conditions of its load coordination to achieve maximum efficiency. The first in this class four-element two-pole substitution circuit is proposed, which differs from the of Barbi’s circuit equivalent by the presence of a current source controlled by the load current, the output terminals of which are connected to the EMF source of an equivalent generator. The known formulas for calculating the element parameters of two-pole Tevenen and Barbi circuit equivalents were supplemented by new analytical dependences of the dependent current source parameter from vector and matrix coefficients of the primary circuit mesh current macromodel and experimental data of output pole rupture and closure experiments. New analytical relations have also been established for the calculations of the agreed load resistance and the maximum efficiency of the new two-pole substitution circuit. The reliability of the study results is confirmed by the equivalence of the obtained formulas with a known ratio, valid for another class of DC network, and virtual experiments to study the watt-volt characteristics and maximize the efficiency of the primary circuit. The obtained results can be used for energy optimization of DC network, the amplifying and converting elements of which are operated in a linear mode and modeled by dependent voltage sources.Известный более столетия принцип эквивалентного источника, сформулированный в виде теорем Тевенена и Нортона, недавно был усовершенствован введением требования энергетической эквивалентности первичной цепи и его двухполюсной схемы замещения. Проанализированы особенности и недостатки существующих двухполюсных схем замещения электрических цепей постоянного тока (ЭЦПТ), эквивалентных первичной цепи по мощности, и сформулирована цель работы: воплощение нового энергетического содержания принципа эквивалентного источника для класса ЭЦПТ, содержащих как независимые, так и зависимые источники напряжения и резисторы, путем разработки новой двухполюсной схемы замещения и исследования условий согласования ее нагрузки для достижения максимального КПД. Предложена первая в этом классе четырехэлементная двухполюсная схема замещения, которая отличается от схемного эквивалента Барби наличием источника тока, управляемого током нагрузки, выходные зажимы которого присоединены к источнику ЭДС эквивалентного генератора. Известные формулы расчета параметров элементов двухполюсных схемных эквивалентов Тевенена и Барби были дополнены новыми аналитическими зависимостями параметра зависимого источника тока от векторных и матричных коэффициентов макромодели первичной цепи в базисе контурных токов и экспериментальных данных опытов разрыва и замыкания выходных полюсов. Также установлены новые аналитические соотношения для расчета согласованного сопротивления нагрузки и величины максимального КПД новой двухполюсной схемы замещения. Достоверность результатов исследования подтверждена эквивалентностью полученных формул известным соотношением, справедливым для другого класса ЭЦПТ, и виртуальными экспериментами по исследованию ватт-вольтовых характеристик и максимизации КПД первичной цепи. Полученные результаты могут быть использованы для энергетической оптимизации ЭЦПТ, усилительные и преобразовательные элементы которых работают в линейном режиме работы и моделируются зависимыми источниками напряжения.Відомий понад століття принцип еквівалентного джерела, сформульований у вигляді теорем Тевенена та Нортона, нещодавно був удосконалений І. Барбі уведенням вимоги енергетичної еквівалентності первинного кола та його двополюсної схеми заміщення. Проаналізовано особливості та недоліки існуючих двополюсних схем заміщення електричного кола постійного струму (ЕКПС), еквівалентних первинному колу за потужністю, та сформульована мета роботи: втілення нового енергетичного змісту принципу еквівалентного джерела для класу ЕКПС, що містять як незалежні, так і залежні джерела напруги й резистори, шляхом розроблення нової двополюсної схеми заміщення та дослідження умов узгодження її навантаження для досягнення максимального ККД. Запропонована перша в цьому класі ЕКПС чотирьохелементна двополюсна схема заміщення, яка відрізняється від схемного еквівалента Барбі наявністю джерела струму, керованого струмом навантаження, вихідні затискачі якого приєднані до джерела напруги еквівалентного генератора. Відомі формули розрахунку параметрів елементів двополюсних схемних еквівалентів Тевенена та Нортона були доповнені новими аналітичними залежностями параметра залежного джерела струму від векторних і матричних коефіцієнтів макромоделі первинного кола в базисі контурних струмів та експериментальних даних дослідів розриву й замикання вихідних полюсів. Також встановлені нові аналітичні співвідношення для розрахунків узгодженого опору навантаження та величини максимального ККД нової двополюсної схеми заміщення. Достовірність результатів дослідження підтверджена еквівалентністю отриманих формул відомим співвідношенням, справедливим для іншого класу ЕКПС, та віртуальними експериментами з дослідження ват-вольтних характеристик і максимізації ККД первинного кола. Отримані результати можуть бути використані для енергетичної оптимізації ЕКПС, підсилювальні та перетворювальні елементи яких працюють в лінійному режимі роботи, що моделюються залежними джерелами напруги.

Subgap current in superconducting tunnel junctions with diffusive electrodes

We calculate the subgap current in planar superconducting tunnel junctions with thin-film diffusive leads. It is found that the subharmonic gap structure of the tunnel current scales with an effective tunneling transparency which may exceed the junction transparency by up to two orders of magnitude depending on the junction geometry and the ratio between the coherence length and the elastic scattering length. These results provide an alternative explanation of anomalously high values of the subgap current in tunnelling experiments often ascribed to imperfection of the insulating layer. We also discuss the effect of finite lifetime of quasiparticles as the possible origin of additional enhancement of multiparticle tunnel currents.Comment: 4 pages, 4 figures, to be published in Phys. Rev.