PbBi_(3)低温合金薄膜的制备和超导性质研究

作者：王巨丰; 田明阳; 杜宏健; 马传许; 王兵

来源：Acta Physica Sinica, 2022, 1-21.

• 铅铋合金
• 超导相干长度
• 邻近效应
• 零偏压电导峰

铋（Bi）和铅（Pb）都是重元素，有很强的自旋-轨道耦合作用，由于原子半径接近，可以形成丰富的原子取代合金结构. 尽管对高温合金相有了较深入的研究，但对其低温物相的结构和超导物性的认识还很不全面. 本文采用低温共沉积和低温退火的方法，在Si(111)-(7 × 7)衬底上制备了一种基于Bi(110)单晶结构中部分Bi原子被Pb取代的铅铋合金低温相超薄膜新结构，利用扫描隧道显微术（STM）对其结构和电子学性质进行了表征. 通过结构表征，确定了合金薄膜表面呈现■重构的PbBi_(3)合金相，其母体Bi(110)结构中25%的Bi原子被Pb取代了. 通过STM谱学测量，发现合金相PbBi_(3)为超导相. 变温实验表明，PbBi_(3)相的超导转变温度为6.13 K. 在外加垂直磁场下出现的磁通涡旋结构表明PbBi_(3)薄膜是第II类超导体，估算出上临界磁场的下限为0.92 T. 测量了由Bi(110)-PbBi_(3)组成的共面型和台阶型正常金属-超导体异质结中的邻近效应，并研究了外加磁场对超导穿透深度影响. 采用超导针尖与PbBi_(3)衬底形成超导-真空-超导隧道结，在超导能隙中观察到零偏压电导峰，进一步证实了PbBi_(3)的超导转变温度.

• 单位
  中国科学技术大学