Квантовый транспорт в тонких плёнках нитрида титана

• Автор: Миронов, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Квантовый транспорт в тонких сверхпроводящих плёнках
1.1 Квантовые поправки к проводимости квазидвумерных сверхпроводников
1.2 Механизмы подавления сверхпроводимости
1.3 Экспериментальные исследования перехода сверхпроводник-
изолятор
2 Нитрид титана (Обзор)
2.1 Структурные параметры и электронные свойства ТШ
2.2 Исследования низкотемпературных свойств ТЛИ
3 Методика эксперимента
3.1 Изготовление образцов
3.2 Методика измерений
4 Переход сверхпроводник-изолятор в нулевом магнитном

5 Исходно сверхпроводящие плёнки нитрида титана
в магнитном поле
5.1 Квантовый транспорт при Т >ТС
5.2 Магнитополевые зависимости сопротивления
при Т <Т
6 Влияние магнитного поля на изолирующие свойства диэлектрических плёнок TiN
Заключение
Список литературы

Введение

Одним из наиболее актуальных направлений в физике конденсированного состояния является изучение сосуществования и взаимного влияния сверхпроводимости и локализации. В частности, эволюции сверхпроводимости при изменении беспорядка в тонких неупорядоченных сверхпроводящих плёнках, двумерных с точки зрения эффектов локализации и по отношению к сверхпроводимости. Этот случай является наиболее интересным, поскольку глобальная фазовая когерентность в таких системах ещё возможна, что означает наличие полностью делокализованного состояния, и, в то же время, выполнены условия для полной локализации волновых функций носителей заряда. Наличие кулоновского спаривания на фоне хаотического потенциала может привести к усилению локализации. С другой стороны, локализация волновых функций препятствует установлению макроскопической квантовой когерентности, характеризующей сверхпроводимость, и приводит, в зависимости от степени беспорядка, к квантовым фазовым переходам сверхпроводник-диэлектрик (SIT) или сверхпроводник-металл (SMT). Теоретически предполагается, что на несверхпроводящей стороне данных переходов в системах с сильным беспорядком существуют локализованные куперовские пары, а в системах с относительно слабым беспорядком, в результате квантовых флуктуаций, образуются сверхпроводящие островки. На сегодняшний день механизм данных переходов и условия эволюции от одного перехода к другому остаются открытыми вопросами.
Данная работа посвящена всестороннему экспериментальному исследованию низкотемпературных свойств тонких плёнок TiN с позиций квантового фазового перехода сверхпроводник-диэлектрик и сверхпроводник-

металл с привлечением теории квантовых поправок к проводимости неупорядоченных металлов, изучению влияния эффектов слабой локализации и электрон-электронного взаимодействия на низкотемпературные транспортные свойства данных плёнок. Достижение этих целей осуществлялось при решении следующих задач:
1. Измерение температурных и магнитополевых зависимостей сопротивления плёнок ТЛИ различных толщин при температурах вплоть до 0.02 К и в магнитных полях до 16 Тл.
2. Измерение вольтампериых характеристик, как в нулевом магнитном поле, так и при наличии внешнего магнитного поля.
3. Анализ экспериментальных данных с позиций, имеющихся на сегодняшний день теоретических подходов.
Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка цитируемой литературы.
Первая глава является обзорной. В ней изложены современные теоретические подходы для описания фазовых переходов сверхпроводник-металл и сверхпроводник-изолятор и сделан краткий обзор экспериментальных работ по исследованию данных переходов. Обсуждается вклад сверхпроводящих флуктуаций в проводимость неупорядоченных сверхпроводящих плёнок. Изложены положения теории квантовых поправок к проводимости квазидву-мерных сверхпроводящих систем и приведены основные формулы, необходимые для анализа экспериментальных данных.
Во второй главе собраны сведения о структурных параметрах и электронных свойствах нитрида титана. Сделан обзор экспериментальных исследований низкотемпературных свойств плёнок Т1М.

'Г (К)
В (Тл)
1/Т (К1)
В (Тл)
Рис. 11: Результаты низкотемпературных исследований плёнок 1пО из работы [51]. (а) Температурные зависимости сопротивления для трёх образцов с разной степенью беспорядка, (б) Магнитополевые зависимости сопротивления самого высокоомного образца, (в) Температурные зависимости сопротивления самого высокоомного образца в магнитном поле, (г) Магнитополевая зависимость температуры активации.