欠摻Bi2Sr2CaCu2O8+δ超導(dǎo)體的本征電子隧道譜.pdf

1、自1986年發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)材料至今的二十幾年，人們對(duì)銅氧化物的高溫超導(dǎo)電性起源和機(jī)理進(jìn)行了大量的研究，同時(shí)其應(yīng)用前景也成為物理學(xué)的熱門課題。在有源器件領(lǐng)域，約瑟夫森器件的研究是最活躍的方向之一，利用其原理制成的SQUID廣泛地應(yīng)用于諸如大地的磁測(cè)量，心磁、腦磁的測(cè)量，無(wú)損檢測(cè)和數(shù)字電路中。我們通過測(cè)量Bi2Sr2CaCu2O8+d(簡(jiǎn)稱Bi-2212)隧道譜來(lái)分析超導(dǎo)約瑟夫森效應(yīng)，超導(dǎo)能隙和贗能隙的性質(zhì)。Bi-2212具有極端的各向異性，

2、用它做成的本征約瑟夫森隧道結(jié)(IJJs)是一種獨(dú)特類型的隧道結(jié)。但是現(xiàn)有的大量實(shí)驗(yàn)幾乎都是集中在對(duì)最優(yōu)摻雜和過摻雜Bi-2212的研究上，對(duì)欠摻雜Bi-2212特別是隧道譜的研究還不多，因而我們期望通過對(duì)欠摻雜Bi-2212本征結(jié)隧道譜的研究，來(lái)更多的了解該超導(dǎo)材料的隧道譜特性。
　　 利用Bi-2212單晶在c方向的層狀性質(zhì)，在高真空中進(jìn)行低溫(通常達(dá)到液氮溫度)原位解理，同時(shí)高速蒸發(fā)金屬膜，再光刻圖形，反應(yīng)離子刻蝕，氬離子刻

3、蝕形成柱狀mesa，剝離，磁控濺射，制作反電極等工藝，并用改進(jìn)的方法測(cè)量RT-和IV-特性，分析隧道譜的性質(zhì)，在這過程中，得到的主要結(jié)果如下：
　　 （1)通過對(duì)工藝的探索和對(duì)本征結(jié)熱效應(yīng)的分析，成功制備了結(jié)個(gè)數(shù)可控的、結(jié)面積達(dá)到亞微米尺寸的本征結(jié)，有效避免了在低溫下研究隧道譜熱效應(yīng)的顯著影響。
　　 （2)基于實(shí)驗(yàn)條件，編寫了一套分別用于測(cè)量RT-和IV-特性的程序，并且通過對(duì)IV-曲線的數(shù)字微分得到了本征結(jié)的隧道譜。

4、同時(shí)，在常溫附近贗能隙打開的溫度上，IV-曲線有較明顯的回滯，采用脈沖測(cè)量方法解決了自熱效應(yīng)。
　　 （3)欠摻雜Bi-2212的RT-曲線顯示，在超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度cT以上，樣品的電阻隨著溫度的降低而升高，這與過摻雜和最優(yōu)摻雜的RT-曲線在cT上是隨著溫度的降低而減小有明顯的區(qū)別，這也成為我們通過RT-曲線來(lái)分辨欠摻雜和過摻雜單晶樣品的直接手段。
　　 （4)高溫超導(dǎo)能隙和贗能隙的關(guān)系是近年來(lái)人們非常關(guān)心的問題之一。對(duì)欠摻雜

5、樣品的IV-曲線的分析，我們得到，隨著摻雜濃度的降低，樣品的超導(dǎo)能隙增大，其臨界溫度降低，而贗能隙的溫度值則會(huì)增大。同時(shí)，隧道譜顯示在低溫下欠摻雜樣品同樣有明顯的“peak-dip-hump”結(jié)構(gòu)，這類似于其它隧道手段得到的結(jié)果。
　　 本文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，與已有的結(jié)果特別是最優(yōu)摻雜和過摻雜在超導(dǎo)能隙和贗能隙的趨勢(shì)上是一致的，符合超導(dǎo)電子相圖的一般規(guī)律，并且有可重復(fù)性，說明我們的實(shí)驗(yàn)方法和測(cè)量方法是可行的。同時(shí)我們也得到了一些與其它