Nb 与 Nb3Sn 涂层 SRF 级 Nb 中本征氧化层的选择性热演化：一项原位角分辨 XPS 研究
材料科学
2023-04-14 v1
摘要
本文讨论了针对 Nb3Sn 与纯 Nb 上本征氧化层热演化的原位角分辨 XPS 研究结果。XPS 数据使用常规能谱仪记录：在最高 600°C 下采用 AlKα X 射线源采集谱图，在 600°C 以上采用 MgKα X 射线源。该氧化层的厚度、组成与热稳定性效应，对于理解粒子加速器中使用的超导射频 (SRF) 腔的功能特性具有重要意义。学界共识认为氧化物在表面电阻 (Rs) 中起作用。本研究聚焦于 Nb3Sn——一种用于制造超导射频 (SRF) 腔及量子传感的极具前景的材料，以及作为对比纳入研究的纯 Nb。发现这两种材料中氧化层的热演化差异显著，这归因于 Sn 原子对 Nb3Sn 薄膜中 Nb 原子反应性的影响。该金属间化合物中 Nb 与 Sn 原子电负性不同，Sn 原子可降低固体中邻近 Nb 原子周围的电子密度，从而降低其与氧的反应性。这一点体现在 Nb3Sn 上形成的氧化层的厚度、组成与热稳定性中。XPS 谱图由使用 ESRF 同步辐射设施的掠入射 XRD 图谱加以补充。本文讨论的结果揭示了 Nb3Sn 化合物中氧化物的演化，并为其加工处理以在加速器及其他超导器件中潜在应用基于 Nb3Sn 的 SRF 腔提供指导。
引用
@article{arxiv.2304.06112,
title = {Selective thermal evolution of native oxide layer in Nb and Nb3Sn-coated SRF grade Nb: An in-situ angular XPS study},
author = {Arely Cano and Grigory V. Eremeev and Juan R. Zuazo and Jaeyel Lee and Bing Luo and Martina Martinello and Alexander Romanenko and Sam Posen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.06112},
year = {2023}
}