射频溅射法制备多晶立方 TaN$_{x}$ 薄膜的颗粒复合态类电输运性质

我们系统研究了具有岩盐结构的多晶 TaN$_x$ ($0.83$$\lesssim$$x$$\lesssim$1.32) 薄膜在 300 K 至 2 K 下的电输运性质。发现电导率在 $\sim$6 K 到 $\sim$30 K 间随 $\ln T$ 线性变化，这并非源于传统的二维弱局域化或电子-电子相互作用效应，而可用颗粒金属中理论提出的晶粒间库仑效应很好地解释。而在 $\sim$60 K 以上，涨落诱导隧穿导电过程主导电导率（电阻率）的温度行为。在 $x$$\gtrsim$1.04 薄膜的低温度区观察到正常态到超导态的转变。该超导性在 9 T 磁场下仍可保留。上临界场在超导转变温度附近随温度降低而线性增加，这是颗粒超导体或脏型 II 类超导体的典型特征。多晶 TaN$_x$ 薄膜的颗粒复合态类电输运性质与其微观结构相关，其中高导电的 TaN$_x$ 晶粒被导电性差的非晶过渡层（晶界）所分隔。