铝氮化物超导薄膜的扫描隧道光谱

氮化物基超导体代表了一类在用于宇宙辐射探测等应用场景时，显示出优于对应裸超导体更高质量的超导薄膜材料。近期，铌基和钛基氮化物被用于提高量子技术应用中超导器件的质量。最近发现，氮化铝 (NitrAl) 具有更高的临界温度和对磁场的增强抗性，相较于纯铝，成为超导量子电路应用的新颖候选材料。然而，NitrAl 的微观特性仍高度未探索。本文采用扫描隧道显微镜 (STM) 对 NitrAl 薄膜样品进行测量，测得其超导密度态。样品的室温电阻率介于纯铝和完全绝缘的铝氮化物之间。我们显示，在约 $\hbar\omega=250~\mathrm{\mu eV}$ 处，隧道态密度为零，且超导间隙在 $\Delta_0=360~\mathrm{\mu eV}$ 附近呈分布，接近 BCS 预期值 $\Delta=1.76 k_{\mathrm{B}}T_{\mathrm{c}}$。我们还发现，在样品的不同区域探测时，超导间隙值呈约 10% 的差异。这些结果表明，该间隙大于纯铝的间隙，且在空间上比薄膜中常常见的超导间隙值更均匀。我们的工作表明，STM 是一种强大的工具，可通过测量超导密度态的空间依赖性来筛选量子器件材料。