纳米级楔形超导薄膜中的磁通穿透

厚度均匀性被视为设计薄膜器件的一个重要参数。然而，近来出现了一些基于非均匀厚度薄膜的应用，例如基于薄膜组分渐变的气体传感器和优化材料。本工作研究借助漫散模板掩模制备的具有厚度梯度的超导 Pb 薄膜。原子力显微镜和能量色散 X 射线光谱显示厚度在 90~nm 到 154~nm 之间变化。定量磁光图像揭示了在磁通的突变和平滑穿透两种机制中以及依赖于厚度的临界电流密度 ($J_c$) 的有趣特征。此外，我们观察到随着某些厚度逐渐达到上限临界场，出现渐变的超导转变。进一步，在增加和减小磁场时触发磁通雪崩所观察到的滞后得到 $J_c$ 沿厚度梯度演化的解释。基于热磁模型的数值模拟与实验数据相当吻合。这些发现表明，楔形薄膜是一种以连续方式研究超导材料厚度依赖性质的可行途径。