铅和铅铋超薄膜的MBE生长制备和扫描隧道显微镜研究

发布时间：2021-08-20 22:14

　　元素铅是第一类常规s波超导体,体态铅的超导转变温度为7.2K,它是最简单的具有强自旋轨道耦合的体系。而铅薄膜由于其强烈的量子尺寸效应和超导性引起了大量的理论与实验研究。其与PbxBi1-x薄膜均是探索和研究拓扑超导体的候选体系,具有较强的研究价值。我们以Si（1 11）作为衬底,使用分子束外延（MBE）的方法生长了这两种薄膜,利用扫描隧道显微镜（STM）表征薄膜表面形貌和原子态。第一章介绍了 Josephson效应、Josephson结和薄膜的三种基本生长模式。第二章介绍了相关的实验仪器和技术,重点介绍了本实验中的主要仪器STM和主要生长方法MBE的工作原理。第三章首先介绍了铅薄膜中量子尺寸效应的研究历史以及由于量子尺寸效应导致的“量子生长”模型,然后介绍了近期铅薄膜研究的进展。第四章展示了我们实验室在Si（111）衬底上生长的高质量铅薄膜。利用铅的量子尺寸效应,我们通过测量不同厚度的铅薄膜的量子阱态（QWS）的位置确定了其相应的厚度。在铅薄膜上,我们通过比较使用超导铅针尖和正常金属钨针尖测量的扫描隧道谱（STS）,证实了使用超导的铅针尖可以提高dI/dV谱的分辨率。我们使用超导铅针尖... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

三种不同的薄膜生长模式

图２：核形成与生长的物理过程??１．２．?２核形成与生长的物理过程??图２说明了核形成和生长的物理过程，大致分为四个阶段。??①从蒸发源蒸发出来的原子束入射到衬底表面上，其中能量较大的一部分??原子经弹性反射反射回去，另外一部分原子则吸附在衬底表面上。而在吸附于??衬底表面的原子中，一部分能量相对较大的原子会再蒸发离开衬底表面。②剩??余的原子在衬底表面上扩散迁移，互相碰撞结合成原子对或者原子团，之后凝??结在衬底表面。③这种原子团继续与衬底表面的其他吸附的单个原子发生碰撞，??与其结合或者自己释放出单个原子。这个过程反复持续进行，直到原子团中的??原子个数超过某个临界值。在此之后，原子团再与其余吸附原子发生碰撞，会??与该原子结合

图１：单扫描管??作模式??两种工作模式，分别是恒流模式和恒高模式。证针尖与样品间的隧穿电流不变，也即针尖ｚ方向上的起伏就相当于测量样品表面的起高度恒定，隧穿电流的大小对应于样品表面的可以很快，但也容易撞针。??的处理??ＳＴＭ数据采集中，ＳＴＭ针尖的状态是影响Ｓ最重要的因素。然而，从发明ＳＴＭ到现在，分辨率的针尖依然是一个没有完全解决的问、Ｗ、Ａｇ、Ｎｂ［ｌｌ］等材料做成。其中最常用°


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