[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]。
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].
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]。
查看更多
Y. L. Jia, The preparation and study on physical properties of transition metal oxide superconducting films, Ph.D. Thesis, Institute of Physics Chinese Academy of Sciences (2018)
Y. L. Jia, G. He, W. Hu, H. Yang, Z. Z. Yang, H. S. Yu and K. Jin, The effects of oxygen in spinel oxide Li1+xTi2-xO4-δ thin films, Sci. Rep. 8, 3995 (2018)
W. Hu, Researches on the superconducting properties of electron-doped cuprates and spinel oxide superconductors, Ph.D. Thesis, Institute of Physics Chinese Academy of Sciences (2019)
W. Hu, Z. P Feng, B. C. Gong, G. He, D. Li and K. Jin, Emergent superconductivity in single-crystalline MgTi2O4 films via structural engineering,Phys. Rev. B 101, 220510(R) (2020).