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寧波大學

學術活動

物理講壇2020年第35講:晶圓尺寸TiN單晶超導薄膜的物性調控研究

發布日期:2020-12-27 文章來源:物理科學與技術學院

報告人:曹彥偉 報告時間:2020年12月24日上午9:00 報告地點:龍賽理科樓北樓116會議室 曹彥偉,研究員,博士生導師。2013年博士畢業于中科院物理所,2013-2017在美國從事博士后研究,期間主要利用勞倫斯伯克利國家實驗室的先進同步輻射 X 射線光源研究復雜氧化物界面的新物態。2017年底加入中科院寧波材料所,從零開始,建設了初具規模的人工量子材料實驗室。目前,研究興趣主要集中在“自旋量子器件”和“超導量子器件”相關的前沿新材料、新物理與新器件研究。 報告簡介:作為一種難熔陶瓷材料,過渡金屬氮化物在量子信息、光電器件、硬質涂層、生命健康等方面具有廣泛的應用。例如,過渡金屬氮化物中的TiN為金黃色,熔點高達3000℃,具有超導、超硬、耐磨、耐腐蝕、抗氧化、生物兼容性等獨特性能。另外,一方面,由于具有超高的品質因子(Q),TiN薄膜是制作超導量子諧振腔(超導量子芯片的重要組成部分)的最佳候選材料之一;另一方面,由于在等離子體光學性質方面與Au和Ag類似,高穩定性的TiN在高溫等離子體光學方面具有無可比擬的優異性能。雖然,TiN具有上述諸多優異性能,但是其單晶制備一直是長期以來的一項挑戰,嚴重阻礙了物理性質的研究與超導量子器件的研發,這是由于難熔材料的單晶制備需要超高溫等苛刻條件。針對這一挑戰,本報告介紹我們近兩年以來在該方向取得的最新進展。通過自主研制的高溫高壓離軸磁控濺射薄膜沉積設備,克服了大失配(~15%)外延的難題,在一系列的功能氧化物襯底上制備了高品質單晶薄膜,其超導轉變溫度可達 5.7 K (單晶塊材為5.6 K),觀察到了超導與鐵磁共存、電子序列相和各向異性超導等新奇量子態。

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