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分子束外延生长的Ti_xO_y薄膜超导相

超导电性 2022-12-02 v3 材料科学

摘要

我们研究了分子束外延生长的TixOy\mathrm{Ti_xO_y}薄膜生长条件与其结构和输运性质之间的复杂关系。通过在850^{\circ}C下于(0001)-Al2O3\mathrm{Al_2 O_3}衬底上生长薄膜,并利用Ti通量率与氧分压POxP_{Ox}有效调控O/Ti比,稳定获得了从金属性、超导性到绝缘态的多种输运性质。低O/Ti比时形成立方cTiO1±δc-\mathrm{TiO_{1\pm\delta}}缓冲层,而在较高氧化条件下形成刚玉型cr-Ti2O3\mathrm{Ti_2 O_3}层。c-TiO1δ\mathrm{TiO_{1-\delta}}缓冲层表现出金属性。研究发现,超导的γTi3O5\mathrm{\gamma-Ti_3 O_5}马格内利相(Magn\'eli phase)在中等POxP_{Ox}条件下于c-TiO1δ\mathrm{TiO_{1-\delta}}缓冲层上成核,85 nm厚薄膜在4.5 K观察到绝缘体-超导转变(TConset=6K_C^{onset}=6 K)。随着薄膜厚度增加,γTi3O5\mathrm{\gamma-Ti_3 O_5}发生应变弛豫,并与TixOy\mathrm{Ti_xO_y}薄膜中观测到的TC_C随厚度增加而升高的现象相关。

关键词

引用

@article{arxiv.2203.01405,
  title  = {Superconducting Phase of $\mathrm{Ti_xO_y}$ Thin Films Grown by Molecular Beam Epitaxy},
  author = {Yasemin Ozbek and Cooper Brooks and Athby Al-Tawhid and Xuanyi Zhang and Vladmir Stoica and Zhan Zhang and Divine P. Kumah},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2203.01405},
  year   = {2022}
}