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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\begin{document}$\sqrt 2 \imes \sqrt 2 R{45^ \circ }$\end{document}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.

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《PbBi₃低温合金薄膜的制备和超导性质》

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文件号：296766

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