Texture and morphology of epitaxially grown LuNi2B2C thin films on single crystalline MgO substrates of different orientation
T. Niemeier, R. Huhne, L. Schultz, B. Holzapfel
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Complex oxide heterointerfaces can host a rich of emergent phenomena, and epitaxial growth is usually at the heart of forming these interfaces. Recently, a strong crystalline-orientation-dependent two-dimensional superconductivity was discovered at interfaces between KTaO3 single-crystal substrates and films of other oxides. Unexpectedly, rare of these oxide films was epitaxially grown. Here, we report the existence of superconductivity in epitaxially grown LaVO3/KTaO3(111) heterostructures, with a superconducting transition temperature of ~0.5 K. Meanwhile, no superconductivity was detected i…
Properties of the electron-doped infinite-layer superconductor Sr$_{1-x}$La$_{x}$CuO$_{2}$ epitaxially grown by pulsed laser deposition
用脉冲激光沉积法生长了电子掺杂的无限层铜氧化物超导体$_{1-x}$ CuO $_2$（SLCO）和掺杂的$x \approx 0.15$.（001）取向的KTaO $_3$和SrTiO $_3$单晶用作衬底。在SrTiO $_3$的情况下，在SLCO之前沉积BaTiO $_3$薄膜，用作向SLCO膜提供拉伸应变的缓冲层。为了诱导超导性，在还原条件下对所生长的膜进行退火，这将在下文中详细描述。通过反射高能电子衍射、原子力显微镜、X射线衍射、卢瑟福背散射光谱和温度低至$T = 4.2\,$ K的电输运测量对薄膜进行了表征。我们详细讨论了不同的工艺参数对最终薄膜性能的影响。
Fast formation and superconductivity of MgB2 thick films grown on stainless steel substrate
研究了在不锈钢衬底上生长的MgB_2厚膜的制备、表征和超导电性。进行了XRD、SEM和磁性测量。结果表明，将样品加热到660 ℃，然后立即冷却到室温，可以快速形成MgB 2厚膜。XRD显示高于90%的MgB 2相和小于10%的MgO。然而，在800 ℃下烧结4小时的样品含有MgB 4和MgO杂质，除了MgB 2。快速形成的MgB 2薄膜似乎具有良好的晶粒连接性，在5 K和1 T下给出8 × 10 4 A/cm 2的Jc，并且在20 K零场下保持该值。
Untwinned YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-δ}$ thin films on MgO substrates: a platform to study strain effects on the local orders in cuprates
我们在氧气氛中高温退火的（110）MgO衬底上生长了非孪晶$_2$（YBCO）薄膜。退火的结果在表面重建与浅刻面，诱导抑制的YBCO孪晶畴，和择优取向的CuO链沿衬底的面内方向之一。由于薄膜和衬底的面内晶格参数之间存在很大的失配，MgO在YBCO层中引起的应变是很强的，并且是非常特殊的。由于铜氧八面体的变形，YBCO薄膜相对于块体是压缩的，并且沿着链的方向呈现原子平面的单向屈曲。YBCO薄膜，它可以生长的厚度下降到几个单位电池和氧掺杂水平跨越大部分的超导圆顶，被图案化成纳米线的尺寸下降到50 nm。由于非孪晶状态的各向异性被保存在这些结构中，此外，额外的各向异性出现，在应变效应变得更加明显的双折射结构。因此，这种非孪晶和压缩应变的薄膜可以作为一个平台，以研究应变之间的相互作用和YBCO的正常状态下的各种本地订单。
Improving the coherence of superconducting qubits is a fundamental step towards the realization of fault-tolerant quantum computation. However, coherence times of quantum circuits made from conventional aluminium-based Josephson junctions are limited by the presence of microscopic two-level systems in the amorphous aluminum oxide tunnel barriers. Here, we have developed superconducting qubits based on NbN/AlN/NbN epitaxial Josephson junctions on silicon substrates which promise to overcome the drawbacks of qubits based on Al/AlO$_{x}$/Al junctions. The all-nitride qubits have great advantages …
Superconductivity of FeSe0.5Te0.5 Thin Films Grown by Pulsed Laser Deposition
采用脉冲激光沉积法，以FeSe0.5Te0.5和FeSe0.5Te0.75多晶为靶材，在MgO（100）和LaSrAlO 4（001）衬底上成功地生长了PbO型结构的FeSe0.5Te0.5薄膜。沉积在MgO衬底上的膜（膜厚度~ 55 nm）在10.6 K（起始）和9.2 K（零电阻率）下显示出超导性。另一方面，沉积在LaSrAlO 4衬底上的膜（膜厚度~ 250 nm）在5.4 K（起始）和2.7 K（零电阻率）下表现出超导性。这表明衬底材料和/或c轴长度对FeSe_（0.5）Te_（0.5）薄膜的超导性能有很大的影响。
Superconductivity of FeSe$_{1-x}$Te$_{x}$ Thin Films Grown by Pulsed Laser Deposition
采用脉冲激光沉积法，以FeSe $_{1-x}$ Te $_{x+d}$为多晶靶，在MgO（100）和LaSrAlO $_{4}$（001）衬底上成功地生长了PbO型结构的FeSe $_{1-x}$ Te $_{x}$薄膜。沉积在MgO衬底上的膜（膜厚度$\sim$ 63 nm）在6.7 K（起始）和5.5 K（零电阻率）下显示出超导性。另一方面，沉积在LaSrAlO $_{4}$衬底上的膜（膜厚度$\sim$ 52 nm）仅在2.6 K下表现出超导转变的开始，但没有表现出零电阻率。这表明外延应变对FeSe $_{1-x}$ Te $_{x}$薄膜的超导性能有很大的影响。
Fabrication of superconducting tantalum nitride thin films using infra-red pulsed laser deposition
本文报道了用1064 nm脉冲激光沉积技术成功制备了超导氮化钽（TaN）薄膜。在MgO（100）单晶和氧化硅（SiO $_{2} $）衬底上沉积的厚度为$ \sim $ 100 nm的薄膜的超导转变温度分别为$\sim $ 8 K和6 K。这些膜的形貌进行了研究，使用原子力和扫描电子显微镜，揭示相当大的面积颗粒自由和光滑的表面，而膜的结构进行了研究，使用标准的$ θ-2 θ$和掠射角X-射线衍射技术。对于生长在MgO上的薄膜，观察到TaN的面心立方相，而生长在SiO $_{2} $上的薄膜表现出面心立方相以及单氮化物六方相。发现沉积在SiO $_{2} $上的TaN的转变温度比沉积在MgO上的TaN对沉积期间的氮气压力更敏感。
Low Microwave Surface Resistance in NdBa2Cu3O7-d Films Grown by Molecular Beam Epitaxy
本文报道了用分子束外延（MBE）技术在（100）MgO衬底上生长NdBa_2Cu_3O_（7-d）薄膜。通过精确控制化学计量比和优化生长参数，生长出具有均匀超导特性的大面积NdBa_2Cu_3 O_（7-d）薄膜。当Nd：Ba：Cu的化学计量比接近1：2：3时，在MgO基片上制备的薄膜在77 K时的TC为94 K，JC值大于3.5 MA/cm 2。在优化条件下生长的NdBa_2Cu_3O_（7-d）薄膜具有良好的面内织构和金属性。我们的MBE生长的NdBa_2Cu_3O_（7-d）薄膜的最显著的特点是非常低的微波表面电阻值在所有温度范围内相比，其YBa_2Cu_3O_（7-d）对应物在77 K和22 GHz的典型值为~870微欧姆。我们的研究结果对MBE生长的NdBa_2Cu_3O_（7-d）薄膜表明，NdBa_2Cu_3O_（7-d）是一个更好的选择，为实现商业微波应用。
BaFe2As2/Fe bilayers with [001]-tilt grain boundary on MgO and SrTiO3 bicrystal substrates
采用Fe缓冲层可以在MgO和SrTiO_3双晶衬底上实现BaFe_2As_2（Ba-122）的共掺杂。然而，在Fe和SrTiO 3之间的额外的尖晶石（即MgAl 2 O 4）缓冲是必要的，因为Fe层的外延的、光滑的表面不能在裸SrTiO 3上生长。这两种类型的双晶薄膜显示出良好的结晶质量。
Synthesis of as-grown superconducting MgB_2 thin films by molecular beam epitaxy in UHV conditions
采用分子束外延（MBE）方法，在超高真空低沉积速率共蒸发条件下，在SrTiO 3（001）、MgO（001）和Al 2 O 3（0001）衬底上生长了MgB 2超导薄膜。利用RHEED、XRD、电阻率测量和SQUID磁强计研究了薄膜的结构和物理性能。RHEED图表明MgB_2的生长是三维的。用电阻率法测得的最高T_c值约为36K。通过磁化率测量，在T_c以下观察到明显的迈斯纳效应。我们将讨论B缓冲层对结构和物理性能的影响。
Electric-field-induced superconductivity in electrochemically-etched ultrathin FeSe films on SrTiO3 and MgO
在最近发现的铁基超导体中，生长在SrTiO 3衬底上的FeSe的SiO2薄膜已经独特地发展成为高超导转变温度（TC）材料。高温超导的机制一直是人们争论的焦点，主要是分子束自下而上外延生长的FeSe薄膜的超导能隙。在这里，我们展示了另一种途径来研究高TC的超导性，在三端晶体管配置的自顶向下的电化学蚀刻技术在FeSe的。除了SrTiO 3上的高TC FeSe之外，MgO上的电化学蚀刻的Al 2 O3 FeSe晶体管也在40 K附近表现出超导性，这意味着电场的应用有效地有助于Al 2 O3 FeSe中的高TC超导性，而与衬底材料无关。此外，在外加电场条件下，可观测到的高TC超导临界厚度可扩展到10个晶胞，绝缘体-超导体转变受静电控制.目前的演示表明，电场对导带和价带的影响起着至关重要的作用，诱导高TC的超导电性FeSe。
Anisotropy of superconductivity of as-grown MgB$_2$ thin films by molecular beam epitaxy
采用分子束外延（MBE）方法，在超高真空低沉积速率共蒸发条件下，在MgO（001）衬底上制备了二硼化镁（MgB $_2$）超导薄膜。采用RHEED、XRD、XPS、SEM、XRD等测试手段对薄膜的结构和物理性能进行了研究，所有的膜都表现出超导性，而不使用任何后退火工艺。最高的{ \it T}通过电阻率测量确定了样品的$_{c,onset}$为33 K，通过电阻率和磁测量评价了样品的各向异性超导性能，并讨论了样品的各向异性$_2$薄膜超导性研究
Most commercial high-temperature superconducting coated conductors based on ion beam assisted MgO deposited templates use $\mathrm{LaMnO_3}$ (LMO) films as the terminating buffer layer. In contrast, coated conductors based on inclined substrate deposition (ISD)-MgO technology are still produced with homoepitaxial (homoepi)-MgO as the cap layer. In this work we report on the deposition of LMO buffer layers on ISD-MgO/homoepi-MgO by electron beam physical vapor deposition. The growth parameters of textured LMO films were studied systematically and their properties were optimized regarding the cr…
Surface reconstruction and charge modulation in BaFe2As2 superconducting film
外延生长的超导薄膜是否具有类似块材的超导特性是一个重要的问题。利用扫描隧道显微镜和扫描隧道光谱（STS）研究了外延生长的Ba（Fe_（1-x）Co_x）_2As_2薄膜的结构和电子性质。这部电影表现出不同的表面结构，（2sqrtx2sqrt2）R45重建，从散装晶体的解理表面。生长的薄膜的电子结构与体相的不同，值得注意的是，薄膜表现出相同的超导输运性质。在STS测量中，我们发现表面的超导能隙在Ba层表面被屏蔽，在超导状态下，在样品表面观察到电荷密度波。
Tunnel junctions on as-grown superconducting MgB2 thin films
我们证明了良好的超导体/绝缘体/正常金属隧道结可以制作在生长的超导MgB 2薄膜。在280 ℃左右的低生长温度下通过共蒸发制备了生长态薄膜。绝缘屏障由Mg覆盖层形成，其随后在空气中氧化。Au/MgOx/MgB 2结的隧穿谱显示出可重复的且定义良好的超导能隙（delta= ~ 2.5 meV）。得到的2delta/ kBTc显著小于预测的BCS值3.52。
Fabrication of grain boundary junctions using NdFeAs(O,F) superconducting thin films
本文报道了在取向差θ_GB=6°、12°、24°和45°的[001]倾斜MgO双晶衬底上生长NdFeAs（O，F）薄膜，并研究了其晶间和晶内输运性质。X射线衍射研究证实，我们所有的NdFeAs（O，F）薄膜的MgO双晶外延生长。晶间临界电流密度Jc与θ GB的关系表明，与Co掺杂的BaFe_2As_2和Fe（Se，Te）不同，其随θ GB的衰减是相当显著的。作为该结果的可能原因，氟可能优先扩散到晶界区域并侵蚀晶体结构。
High quality MgB2 thin films in-situ grown by dc magnetron sputtering
采用磁控溅射沉积技术生长了二硼化镁（MgB_2）金属间化合物超导薄膜，并在830 ℃下进行了原位退火。在蓝宝石和MgO衬底上都获得了高质量的薄膜。最好的薄膜显示出最大Tc = 35 K（起始温度）、0.5 K的转变宽度、高达1.6的剩余电阻率比、> 1 MA/cm 2的低温临界电流密度Jc和接近于单晶的γ = 2.5的各向异性临界场。该制备技术可以很容易地规模化生产大面积原位膜。
Epitaxial LaFeAsOF thin films grown by pulsed laser deposition
采用脉冲激光沉积法在（001）取向的LaAlO 3衬底上成功地制备了超导和外延生长的LaFeAsOF薄膜。所制备的薄膜具有单一的面内取向，外延关系为（001）[100]平行于（001）[100]，半高宽为1 °。此外，超导转变温度的电阻测量显示具有6.8的高剩余电阻比的Tc 90为25 K。所采用的制备技术，即室温下标准薄膜脉冲激光沉积结合后续的后退火工艺，适合于制备高质量的LaFeAsO 1-xFx薄膜。对于垂直于c轴施加的磁场，评估了76.2 T的高上临界场，并且假设单带超导性，计算出各向异性为3.3。
From weak to strong-coupling superconductivity tuned by substrate in TiN films
本研究通过不同衬底调控TiN薄膜的超导耦合强度，发现Si衬底上薄膜呈现强耦合超导（能隙比3.05），晶粒尺寸是关键影响因素。
Electric transport properties of YBCO bicrystal films with 45o misorientation angle grown by liquid phase epitaxy
本文报道了用液相外延（LPE）技术在MgO非对称双晶衬底上生长的YBa_2Cu_3 O_（7-x）薄膜的晶界输运性质。总共研究了大约10个样品。在5 K的临界电流密度的零场值的大量分散已被观察到。在我们的研究中发现的104 A/cm ~ 2数量级的Jc的上限接近于以前报道的各种物理气相沉积方法生长的45 o双晶的数据，而LPE生长的双晶的Jc的最小值与以前发表的结果有显著差异，恰好等于零。对于Jc非零的样本，我们发现了几种不同类型的临界电流对磁场的依赖性，范围从类似夫琅禾弗的模式到零场时具有最小值的Ic（H）曲线。
Superconducting metal dichalcogenides (MDCs) present several similarities to the other layered superconductors like cuprates. The superconductivity in atomically thin MDCs has been demonstrated by recent experiments, however, the investigation of the superconductivity intertwined with other orders are scarce. Investigating the pseudogap in atomic layers of MDCs may help to understand the superconducting mechanism for these true two-dimensional (2D) superconducting systems. Herein we report a pseudogap opening in the tunneling spectra of thin layers of SnSe2 epitaxially grown on highly oriented…
This paper reports the nanoscale texture and microstructure of a high-performance NdFeAs(O,F) superconducting thin film grown by molecular beam epitaxy on a textured MgO/Y$_2$O$_3$/Hastelloy substrate. The NdFeAs(O,F) film forms a highly textured columnar grain structure by epitaxial growth on the MgO template. Although the film contains stacking faults along the $ab$-plane as well as grain boundaries perpendicular to the $ab$-plane, good superconducting properties are measured: a critical temperature, $T _{\rm c}$, of 46 K and a self-field critical current density, $J_{\rm c}$, of $2 \times 1…
Scanning tunneling microscopic evidence of interface enhanced high-Tc superconductivity in Pb islands grown on SrTiO3
在SrTiO_3衬底上外延生长的FeSe单层薄膜中发现了界面增强的超导电性，引发了超导领域的一系列研究活动。它提出了希望，以找到更多的传统的高Tc超导体，纯粹是由电子-声子相互作用在环境压力下驱动。本文报道了在SrTiO_3衬底上生长的Pb薄膜岛的界面增强高温超导的扫描隧道谱测量的实验证据。发现Pb膜的超导能隙依赖于岛的厚度和体积。最大超导能隙约为10 meV，是体Pb的7倍。相应的超导转变温度，估计通过拟合的间隙值的温度依赖性使用BCS公式，被发现是47 K，再次7倍高于散装铅。
Interplay between superconductivity and ferromagnetism in epitaxial Nb(110)/Au(111)/Co(0001) trilayers
外延生长的多层膜系统提供了以一种新的和可控的方式研究铁磁性对超导性的影响的可能性。在本文中，我们将探讨如何高品质的，外延生长的超导体/正常金属/铁磁体三层的超导性能演变的铁磁体中的交换分裂的函数，和正常金属层的厚度。我们报道了Nb（110）/Au（111）/Co（0001）的结果，并与以前Nb（110）/Au（111）/Fe（110）的结果作了详细的比较。我们使用定量的FFT分析来证实长周期的存在（2.1 nm）超导转变温度Tc的振荡作为Au层厚度tAu的函数，对于tAu>2 nm，并强调了一个额外的短期（0.76 nm）振荡。这种短周期振荡可以用自旋的阻尼RKKY样振荡来解释。在Au中的极化。长周期振荡对Co取代Fe的鲁棒性表明它是Nb上Au（111）层的固有特性，并且可能代表非常干净的三层系统中的一种新形式的量子干涉。
Superconductivity at 48 K of heavily hydrogen-doped SmFeAsO epitaxial films grown by topotactic chemical reaction using CaH2
报道了在MgO单晶衬底上生长的掺氢SmFeAsO外延薄膜在48 K下的高临界温度（Tc）超导性。其关键工艺是脉冲激光沉积生长非掺杂SmFeAsO外延薄膜，然后在真空石英玻璃安瓿气氛下，用CaH 2粉末进行拓扑化学反应。基于我们已经开发的这种沉积后热退火处理，在SmFeAs（O 1-xHx）中实现了最大氢浓度x = ~0.35。无序氢取代O网站的实验直接证实了原子尺度的微观结构观察。磁化强度的测量验证了高Tc的超导性在薄膜中的体的性质。该方法将成为制备各种高质量氢氧化物外延薄膜的有效而通用的方法。
Thick Bi2Sr2CaCu2O8+δ films grown by liquid-phase epitaxy for Josephson THz applications
本征约瑟夫森结的理论和实验研究表明，自然发生在高Tc超导体Bi 2Sr 2CaCu 2 O 8 +δ（Bi-2212）的新型紧凑型器件的产生和感应的电磁辐射在太赫兹范围内的潜力。在这里，我们表明，太赫兹芯片上的概念可以实现在液相外延生长（LPE）厚的Bi-2212膜。我们在MgO衬底上生长了μ m厚的Bi-2212液相外延薄膜。这些薄膜显示出优异的c轴取向和尺寸约为650 × 150 μ m ~ 2的单晶颗粒。在c轴传输中清楚地观察到分支电流-电压特性，这是欠阻尼本征约瑟夫森结的明显特征，并且是产生太赫兹的先决条件。我们讨论了LPE生长条件允许改善的结构质量和超导性能的Bi-2212薄膜的太赫兹应用。
The tunneling spectra and superconducting gaps observed by using scanning tunneling microscope near the grain-boundary of FeSe0.3Te0.7 films
利用扫描隧道显微镜（STM）研究了具有两个ab面取向的FeSe_（0.3）Te_（0.7）薄膜的隧穿谱以及它们之间的连接斜坡。我们已经发现，使用脉冲激光沉积（PLD）方法，沉积在Ar离子研磨的氧化镁（MgO）衬底上的FeSe 0.3Te 0.7薄膜的a轴和b轴相对于MgO旋转45度，而在原始MgO衬底上生长的薄膜的a轴和b轴平行于MgO。利用光刻技术，可以在同一MgO衬底上制备出两种取向的FeSe_（0.3）Te_（0.7）薄膜，它们之间的连接形成一个与衬底平面成25 °角的斜坡。在0度和45度取向的平面区，我们观测到了超导能隙分别为5meV和1.78meV的隧穿谱。然而，一个更大的差距约18毫电子伏已被观察到的斜坡区。此外，我们还观察到在T = 4.3K的大带隙内有一个小的零偏压电导峰（ZBCP）。随着温度的升高，ZBCP逐渐变小并消失.本文将讨论产生这种大间隙的可能原因和零间隙点。
Detection of a superconducting phase in a two-atom layer of hexagonal Ga film grown on semiconducting GaN(0001)
最近在原子尺度上对超导态的观测激发了人们对二维系统中奇异凝聚相的追求。本文报道了在宽带隙半导体GAN（0001）上外延生长的两层Ga薄膜中的超导相。该相具有六方结构，厚度仅为0.552 nm，然而，带来了超导转变温度Tc高达5.4 K，证实了原位扫描隧道光谱，和非原位电磁输运和磁化测量。观察到临界磁场的各向异性和Berezinski-Kosterlitz-Thouless型转变，这是二维超导的典型特征。我们的研究结果为探索原子尺度的二维超导体提供了一个新的平台，对理解界面超导性具有巨大的潜力。
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