低温电子退相位速率揭示超导氮化钛薄膜中的磁无序

A. I. Lomakin; E. M. Baeva; N. A. Titova; A. V. Semenov; A. V. Lubenchenko; M. A. Kirsanova; S. A. Evlashin; S. Saha; S. Bogdanov; A. I. Kolbatova; G. N. Goltsman

低温电子退相位速率揭示超导氮化钛薄膜中的磁无序

超导电性 2025-10-24 v1 材料科学应用物理

作者: A. I. Lomakin , E. M. Baeva , N. A. Titova , A. V. Semenov , A. V. Lubenchenko , M. A. Kirsanova , S. A. Evlashin , S. Saha , S. Bogdanov , A. I. Kolbatova , G. N. Goltsman

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摘要

我们研究了外延质量级薄氮化钛(TiN)薄膜中的电子输运和相位破坏过程。先前的研究表明，随着薄膜厚度和器件尺寸减小，微小的表面磁无序会显著降低临界温度( $T_\mathrm{c}$ )并展宽超导转变。我们通过测量从 $T_\mathrm{c}$ 到 $\sim 4T_\mathrm{c}$ 范围内不同厚度TiN薄膜的磁电阻，获得了电子退相位速率。电子退相位发生在皮秒时间尺度上，且几乎与温度无关，这与 $T_\mathrm{c}$ 附近由电子-声子和电子-电子相互作用引起的、发生在纳秒时间尺度上的预期非弹性散射不同。我们提出自旋翻转散射作为一种可能的额外相位破坏机制。最薄薄膜退相位速率的显著增加表明磁无序位于自然氧化薄膜的表面附近。我们的研究表明，磁无序可能是基于TiN的超导器件中射频耗散的一个重要因素。

关键词

氮化钛薄膜电子退相位磁无序超导薄膜自旋翻转散射磁电阻射频耗散

引用

@article{arxiv.2510.20576,
  title  = {Low-temperature electron dephasing rates indicate magnetic disorder in superconducting TiN films},
  author = {A. I. Lomakin and E. M. Baeva and N. A. Titova and A. V. Semenov and A. V. Lubenchenko and M. A. Kirsanova and S. A. Evlashin and S. Saha and S. Bogdanov and A. I. Kolbatova and G. N. Goltsman},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2510.20576},
  year   = {2025}
}

备注

18 pages, 4 figures, accepted for publication in Applied Physics Letters

低温电子退相位速率揭示超导氮化钛薄膜中的磁无序

摘要

关键词

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