MgB2超导薄膜正常态电阻特性研究

研究了MgB2超导薄膜正常态电阻的影响因素,探讨了与之相应的超导电性机制。MgB2超导薄膜样品采用两步异位退火的Mg扩散方法制备,通过电阻~温度曲线测量、扫描电子显微镜形貌观测和光学金相显微镜观察等方法研究了所制备薄膜的基本特性。实验结果表明,先驱硼薄膜的纯度严重影响着所生成的MgB2超导薄膜的转变温度,退火温度越高,影响越大;退火温度高的样品,正常态电阻大;退火时间长的样品正常态电阻大。     

第一性原理计算MgB2薄膜拉伸对超导电性的影响

应用全势线性响应线性糕模轨道方法计算MgB2的电子能带结构、声子谱及电声子耦合常数,并讨论MgB2的超导电性.通过比较MgB2薄膜双轴拉伸前后超导电性的变化可以看出,随着a轴晶格常数增大和c轴晶格常数减小,声子谱中硼的E2g声子频率显著下降,使得电声子耦合强度λ和声子对数平均频率ωln增强,提高了MgB2薄膜的超导转变温度.理论计算结果与文献中的实验测量结果相符.     

带间耦合相互作用对MgB2超导体同位素效应指数的影响

在弱耦合极限下考虑带间相互作用,得到了二带s-波超导体临界温度Tc的公式及同位素效应指数的公式。在此模型中,耦合相互作用在每一带中包括两部分:电子-声子相互作用和非电子-声子相互作用,当Tc≈40K时,在弱耦合机制中得到MgB2的同位素效应指数αB=0.3,并且带间的电子-声子相互作用比非电子-声子作用对同位素效应指数的影响大。     

三维a-IGZO薄膜中的电子—电子散射

本文利用射频磁控溅射法制备了一系列厚度约800 nm的非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)薄膜,并对其电输运性质和低温的电子退相干机理进行了系统的研究.研究发现,所有a-IGZO薄膜中,载流子浓度均不随温度变化,高温区的电阻-温度系数为正,说明样品具有类金属导电特性.通过对薄膜低温磁电阻的测量,获得了电子退相干散射率与温度的关系.分析表明,薄膜中电子-声子散射率远小于小能量转移电子-电子散射率,小能量转移电子-电子散射率主导电子退相干散射率与温度的依赖关系.     

三维Al掺ZnO薄膜的低温电子散射机制北大核心CSCD

本文系统研究了厚度约1μm的Al掺ZnO(AZO)薄膜的低温电子散射机制.研究发现,薄膜在较高温区的电阻温度系数为正值,且载流子浓度在2~300K范围内不随温度而改变,表明薄膜具有简并半导体的电输运性质.通过测量薄膜在4~35K范围不同温度下的磁电阻,获得了低温下退相干散射率与温度的关系.与现有非弹性散射理论比较发现,仅由电子-声子散射并不能解释AZO薄膜低温下非弹性散射率与温度的依赖关系,除电子-声子散射外,必须同时考虑小能量转移电子-电子散射的贡献,这与薄膜较低的载流子浓度相关(我们的薄膜载流子浓度低于8×1020 cm^(-3)).我们的结果一方面表明电子-声子散射和电子-电子散射可以在三维无序导体中并存,另一方面从实验上定量地验证了关于电子-声子散射率与小能量转移电子-电子散射率的理论.     

三维Al掺ZnO薄膜的低温电子散射机制

本文系统研究了厚度约1μm的Al掺ZnO(AZO)薄膜的低温电子散射机制.研究发现,薄膜在较高温区的电阻温度系数为正值,且载流子浓度在2~300K范围内不随温度而改变,表明薄膜具有简并半导体的电输运性质.通过测量薄膜在4~35K范围不同温度下的磁电阻,获得了低温下退相干散射率与温度的关系.与现有非弹性散射理论比较发现,仅由电子-声子散射并不能解释AZO薄膜低温下非弹性散射率与温度的依赖关系,除电子-声子散射外,必须同时考虑小能量转移电子-电子散射的贡献,这与薄膜较低的载流子浓度相关(我们的薄膜载流子浓度低于8×1020 cm~(-3)).我们的结果一方面表明电子-声子散射和电子-电子散射可以在三维无序导体中并存,另一方面从实验上定量地验证了关于电子-声子散射率与小能量转移电子-电子散射率的理论.     

一维介观环中持续电流的电子-声子相互作用非经典效应

基于声子相干态功效和计及声子压缩态非经典效应,研究了电子-磁振子和电子-声子相互作用对一维介观环持续电流的影响. 与自由环比较,由于电子-磁振子相互作用,持续电流的振幅呈现指数减小. 对于正常态电子,电子-声子相互作用导致持续电流以Debye-Waller(D-W)因子衰减.但是计入跳步电子-单声子相干态关联效应导致系统本征态能量大幅度下降,从而持续电流I_n有大幅度增加.另一方面计入双声子相干态行为,由于声子压缩态效应压缩电子-相干(态)声子弹性散射行为,导致电子绕环运 关键词： 持续电流 电子-声子相互作用 声子相干态 声子压缩态效应     

MgB2超导线I-V曲线的测量

2001年1月MgB2的超导电性被发现以来,这种临界温度达到40 K左右的超导材料引起了国际超导界广泛的兴趣,短时间内就对其进行了深入的研究.MgB2属于传统的电子-声子耦合的BCS超导体,它的临界温度大于或者接近BCS理论所预言的临界温度的上限,因此,这种材料在理论研究上具有重要的意义.本文对MgB2超导线的I-V关系进行了初步的测量,我们测量的超导线样品的MgB2层厚度大约只有0.5μm,截面积约1.5×10-6cm2,实验得到了许多有意义的实验结果.     

用光谱烧孔研究卟啉掺杂的高分子薄膜中电子-声子的相互作用

本文对电子给体、受体双掺杂在高分子薄膜中形成的光谱烧孔体系,做温度循环实验,研究体系中电子-声子的相互作用,得到了表征电子-声子耦合强度的黄昆因子和薄膜中局域振动的声子频率.     

飞秒脉冲激光加热金属薄膜的理论和实验研究

超短脉冲激光加热可应用于研究材料中载能子之间的超快相互作用,同时也广泛应用于超快激光加工.此前人们提出的双温度模型和抛物一步模型都只能用于描述超短脉冲激光加热金属薄膜后热量传递过程的特定片段.基于双温度模型和傅里叶导热定律,提出普适的理论模型可用于完整描述飞秒激光加热金属薄膜/基底时的整个热量传递过程.同时在300 K温度下,采用背面抽运-表面探测瞬态热反射法实验研究了飞秒脉冲激光加热金属薄膜的热量传递过程,理论预测曲线和实验测量结果符合较好,验证了理论模型的正确性.基于此模型测量得到了金薄膜的电子-声子 关键词： 飞秒脉冲激光 电子-声子耦合 界面热导 瞬态热反射     

退火时间对MgB_2超导薄膜的影响

在多晶A l2O3衬底上,以B2H6作为硼源,化学气相沉积先驱B薄膜,采用Mg扩散方法,在不同退火时间条件下制备了MgB2超导薄膜。通过电阻-温度曲线测量、X射线衍射分析和扫描电子显微镜形貌观测方法,研究了退火时间对MgB2薄膜的超导特性、晶体结构、表面形貌的影响。     

化学气相沉积-后退火法制备MgB2超导薄膜

本文提出在高真空镀膜系统中通过化学气相沉积(CVD)的方法沉积高纯度的先驱B膜,再经过后退火工艺,Mg扩散进入先驱膜而反应生成了MgB2超导薄膜.经过多种实验方法检测,这种薄膜具有较为优异的超导性能,是一种和传统微电子工艺兼容、适宜于工业化大规模生产MgB2超导薄膜的方法.     

利用微带谐振技术研究MgB_2/Al_2O_3和YBa_2Cu_3O_(7-x)/LaAlO_3超导薄膜的微波性质(英文)

利用微带谐振技术研究了MgB2/A12O3和YBa2Cu3o7-X/LaAlO3(YBCO/LAO)超导薄膜的微波性质.一个颗粒尺寸模型被用来分析超导薄膜的穿透深度和表面电阻.结果表明,对于高质的YBCO/LAO,微波性质主要由颗粒决定.对于低质的MgB2/Al2O3,该薄膜的微波性质主要由颗粒边界决定.     

直流磁控溅射一步法原位制备MgB2超导薄膜

用MgB2靶,控制直流磁控溅射工作在异常辉光放电或弧光放电状态,在SrTiO3衬底上原位一次性得到了MgB2超导薄膜,其起始转变温度为32K,零电阻温度为15K. 关键词： 高温超导体 超导薄膜 磁控溅射 二硼化镁     

电子束蒸发在Si衬底上制备MgB2超导薄膜

利用电子束蒸发法在 Si(111)衬底上制备了 Mg B2 超导薄膜。首先在衬底上按照 1∶ 2的原子比交替蒸发 Mg和 B,所形成的夹层先驱膜在 15 0 Pa99.99% Ar气氛下进行原位热处理 6 30℃× 30 m in。实验发现超导薄膜在正常态下无半导体电阻特性 ,超导起始转变温度为 2 4 .7K,零电阻温度为 16 .5 K。     

基于碳化硼复相MgB2超导体制备及特性

以廉价的B4C粉和Mg粉为原料,用真空固相反应法成功制备了复相MgB2-B4C超导材料,通过X-射线和扫描电子显微镜分析了样品的成相和织构,除MgB2、B4C和MgB2C2外样品中未明显检测到其它杂相,其中MgB2相含量高达87.7%.电阻-温度特性测量表明,所制备的样品零电阻温度Tc(0)=31.5 K,转变宽度(T...     

Superconductivity of MgB 2 Thin Films Prepared By CoEvaporation and Magnetism of MgB 2 /Fe Multilayers Studied By Mössbauer Spectroscopy

MgB 2 thin films and MgB 2 /Fe multilayers have been prepared by vapor deposition of the elements in vacuum. X-ray diffraction studies of the MgB 2 samples show preferred c -axis growth along the film normal direction. Superconducting transition temperatures of 18 K and 22 K have been measured before and after annealing, respectively, of an MgB 2 film of 1575 Å thickness. Atomic force microscope images show island growth of the films leading to a rough surface. Mössbauer spectroscopy on MgB 2 /Fe/MgB 2 multilayers of various Fe layer thicknesses indicates superparamagnetic behavior. Evidence is provided for the formation of interfacial amorphous (a-) Fe 3 B. The magnetic ordering of Fe and a-Fe 3 B and the size effect in MgB 2 are assumed to be the cause for the destruction of the superconductivity in the as-grown multilayers.     

Metallurgical phases and their magnetism at the interface of nanoscale MgB2/Fe layered structures

We report on the characterization of metallurgical phases and their magnetism at the interfaces of nanoscale MgB(2)/Fe layered structures. MgB(2)/(57)Fe multilayers with varying layer thicknesses were prepared by vacuum deposition and investigated, before and after annealing by electrical resistance measurements, x-ray diffraction and (57)Fe conversion-electron M?ssbauer spectroscopy (CEMS) down to 5 K. Interfacial Fe-B phases, such as Fe(2)B, were identified by CEMS. A superparamagnetic-to-ferromagnetic transition is observed with increasing (57)Fe film thickness. Ultrahigh vacuum annealing at 500 °C of the multilayers leads to strong diffusion of Fe atoms into the boundary regions of the MgB(2) layers. MgB(2) in the as-grown multilayers is non-superconducting. Structural disorder and the effect of Fe interdiffusion contribute to the suppression of superconductivity in the MgB(2) films of all the as-grown multilayers and the thinner annealed multilayers. However, an annealed MgB(2)/(57)Fe/MgB(2) trilayer with thicker (500 ?) MgB(2) layers is observed to be superconducting with an onset temperature of 25 K. At 5 K, the annealed trilayer can be conceived as being strongly chemically modulated, consisting of two partially Fe-doped superconducting MgB(2) layers separated by an interdiffused weakly magnetic Fe-B interlayer, which is characterized by a low hyperfine magnetic field B(hf) of ～11 T. This chemically modulated layer structure of the trilayer after annealing was verified by Rutherford backscattering.     

Superconductivity in dense MgB2 wires

MgB2 becomes superconducting just below 40 K. Whereas porous polycrystalline samples of MgB2 can be synthesized from boron powders, in this Letter we demonstrate that dense wires of MgB2 can be prepared by exposing boron filaments to Mg vapor. The resulting wires have a diameter of 160 microm, are better than 80% dense, and manifest the full chi = -1/4pi shielding in the superconducting state. Temperature-dependent resistivity measurements indicate that MgB2 is a highly conducting metal in the normal state with rho(40 K) = 0.38 microOmega cm. By using this value, an electronic mean-free path, l approximately 600 A can be estimated, indicating that MgB2 wires are well within the clean limit. Tc, Hc2(T), and Jc data indicate that MgB2 manifests comparable or better superconducting properties in dense wire form than it manifests as a sintered pellet.