PbBi3低温合金薄膜的制备和超导性质

作者：王巨丰; 田明阳; 杜宏健; 马传许^*; 王兵^*

来源：Acta Physica Sinica, 2022, 71(12): 328-337.

• 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21/2×21/2R45°重构的PbBi3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PbBi3为超导相.变温实验表明, PbBi3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PbBi3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)-PbBi3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PbBi3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PbBi3的超导转变温度.

• 单位
  中国科学技术大学