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尖晶石氧化物薄膜
发布日期 :2022-04-13

[1].尖晶石氧化物体系拥有许多新奇的物性,引起了人们的很多关注。目前,已经在LiTi2O4 和MgTi2O4 两种体系中发现了超导电性.它们都属于拥有通式为AB2O4的正尖晶石结构(空间群Fd-3m)。一个晶胞拥有32个氧离子,形成了64个正四面体点位和32个正八面体点位。其中,8个正四面体点位被A离子占据(8a等效点系),16个正八面体点位被B离子占据(16d等效点系)。我们组已经生长出了高质量的LiTi2O4超导薄膜、MgTi2O4单组分超导薄膜和[MgTi2O4/SrTiO3]2超晶格。

 

A.LiTi2O4

a.结构表征

(1)θ-2θ扫描显示衍射图样中只存在衬底MgAl2O4(l l l)和对应的LTO(l l l)的峰,没有杂质存在[1]

 

(2)通过对于LTO(00l)取向(404)晶面的φ扫描图,得到了四个窄且近似等高的峰,证明了薄膜良好的外延性[1]

 

(3)(404)晶面的倒易空间二维扫描结果说明了薄膜的高质量[1]。

 

b.电输运测量

实现了最高~13 K的超导转变温度(Tc0)[1]。

 

c.通过改变氧压调制超导-绝缘相

 

 

 

通过改变生长氧压可以连续改变Li1+xTi2-xO4薄膜的RRR和晶格参数,也能观测到超导相LiTi2O4到绝缘相Li4Ti5O12的转变[2]。

d.表面形貌表征

使用原子力显微镜对不同取向的LiTi2O4薄膜的表面形貌进行了观察,发现它们都具有光滑的表面[1]。

 

B.MgTi2O4

a.结构表征

(1)θ/2θ 扫描数据显示只有 MTO 和 MAO 的(00l)取向,说明没有其他杂质存在[3]。

 

(2)MTO薄膜的摇摆曲线的半峰全宽为 1.70°,表明它具有较好的结晶性[3]。

 

(3)(044)面的φ扫描数据显示四个峰强度基本相同,说明样品具有较好的外延性[3]。

 

b.电输运测量

通过构建[MgTi2O4/SrTiO3]2超晶格结构,可以在3K达到零电阻,起始转变温度高达5K[4].

 

c.磁性测量

场冷和零场冷下的磁矩随温度变化的曲线显示[MgTi2O4/SrTiO3]2超晶格可以在3K以上进入超导态[4]。

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