通过局域非线性微波响应对 SRF 级铌膜的微观检验
超导电性
2024-11-07 v2
摘要
超导射频（SRF）腔的性能有时受局域缺陷限制。为研究这些局域缺陷的射频性质，尤其是那些成核射频磁涡旋的缺陷，采用了近场磁微波显微镜。对一块通过直流磁控溅射（DCMS）生长的 Nb/Cu 膜，以及六块通过高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）生长并在沉积条件上系统变化的 Nb/Cu 膜，测量了其局域三次谐波响应（P3f）及其温度依赖性与射频功率依赖性。六块 HiPIMS Nb/Cu 膜中有五块显示出强烈的三次谐波响应，可能来源于具有 6.3 K 至 6.8 K 之间转变温度的低临界温度表面缺陷所导致的射频涡旋成核，表明该缺陷是暴露于空气中的 HiPIMS Nb/Cu 膜的普遍特征。我们引入了一个容纳低 Tc 杂质相的表面缺陷晶界唯象模型，并利用探针/样品相互作用的含时 Ginzburg-Landau（TDGL）模拟进行研究，以更好理解所测得的三次谐波响应。模拟结果显示，由表面缺陷引起的射频涡旋成核的三次谐波响应与数据具有相同的一般特征，包括三次谐波响应随温度的峰值，以及随更高微波振幅的偏移与展宽。我们发现该唯象模型的参数（成核射频涡旋的表面缺陷密度，以及射频涡旋穿过这些表面缺陷的深度）随薄膜沉积条件系统变化。从这两个性质的角度看，可识别出最能有效减少与表面缺陷相关的射频涡旋成核的 Nb/Cu 膜。
引用
@article{arxiv.2305.07746,
title = {Microscopic Examination of SRF-quality Nb Films through Local Nonlinear Microwave Response},
author = {Chung-Yang Wang and Carlota Pereira and Stewart Leith and Guillaume Rosaz and Steven M. Anlage},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.07746},
year = {2024}
}
备注
22 pages, 20 figures