超导 Sn 薄膜在渗流阈值上下方的微波研究

超导 Sn 薄膜 ($T_c \approx$ 3.8 K) 的电子性质在将薄膜厚度减小到几纳米时会发生显著变化，尤其在接近渗流阈值时。此类 Sn 样品的低能电动力学可以通过微波光谱学探测，例如使用超导带状线谐振器。在此，我们研究了通过热蒸发沉积的 Sn 薄膜，其厚度范围在 38 nm 到 842 nm 之间，涵盖了渗流转变。我们使用超导 Pb 带状线谐振器在 4 GHz 至 20 GHz 频率范围、7.2 K 至 1.5 K 温度下探测这些 Sn 薄膜的微波响应。由于损耗增强，测得的谐振器品质因数随温度升高而降低。作为样品厚度的函数，我们观察到具有显著不同性质的三个区域：渗流下方的样品，即断开的超导岛集合，表现出介电性质且损耗可忽略，这表明在 GHz 频率下 Sn 的显著动态电导率需要宏观电流路径。作为另一极限的厚 Sn 薄膜，在 Sn 的 $T_c$ 上方和下方均导致低损耗共振，正如体导体所预期的那样。但在一个中间厚度区域，刚好在渗流上方且 Sn 具有迷宫状形貌，我们观察到截然不同的行为：超导态具有与较厚、完全覆盖的薄膜相似的微波响应，且微波损耗低；但这些 Sn 薄膜的金属态损耗如此之大，以至于谐振器工作被完全抑制。