超导国家重点实验室
超导薄膜与高通量超导研究
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超导薄膜与高通量超导研究
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[1].尖晶石氧化物体系拥有许多新奇的物性，引起了人们的很多关注。目前，已经在LiTi2O4 和MgTi2O4 两种体系中发现了超导电性.它们都属于拥有通式为AB2O4的正尖晶石结构（空间群Fd-3m）。一个晶胞拥有32个氧离子，形成了64个正四面体点位和32个正八面体点位。其中，8个正四面体点位被A离子占据（8a等效点系），16个正八面体点位被B离子占据（16d等效点系）。我们组已经生长出了高质量的LiTi2O4超导薄膜、MgTi2O4单组分超导薄膜和[MgTi2O4/SrTiO3]2超晶格。
A.LiTi2O4
a.结构表征
(1)θ-2θ扫描显示衍射图样中只存在衬底MgAl2O4(l l l)和对应的LTO(l l l)的峰，没有杂质存在[1]
(2)通过对于LTO(00l)取向(404)晶面的φ扫描图，得到了四个窄且近似等高的峰，证明了薄膜良好的外延性[1]
(3)(404)晶面的倒易空间二维扫描结果说明了薄膜的高质量[1]。
b.电输运测量
实现了最高~13 K的超导转变温度（Tc0）[1]。
c.通过改变氧压调制超导-绝缘相
通过改变生长氧压可以连续改变Li1+xTi2-xO4薄膜的RRR和晶格参数，也能观测到超导相LiTi2O4到绝缘相Li4Ti5O12的转变[2]。
d.表面形貌表征
使用原子力显微镜对不同取向的LiTi2O4薄膜的表面形貌进行了观察，发现它们都具有光滑的表面[1]。
B.MgTi2O4
a.结构表征
(1)θ/2θ 扫描数据显示只有 MTO 和 MAO 的（00l）取向，说明没有其他杂质存在[3]。
(2)MTO薄膜的摇摆曲线的半峰全宽为 1.70°，表明它具有较好的结晶性[3]。
(3)(044)面的φ扫描数据显示四个峰强度基本相同，说明样品具有较好的外延性[3]。
通过构建[MgTi2O4/SrTiO3]2超晶格结构，可以在3K达到零电阻，起始转变温度高达5K[4].
场冷和零场冷下的磁矩随温度变化的曲线显示[MgTi2O4/SrTiO3]2超晶格可以在3K以上进入超导态[4]。
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Y. L. Jia, The preparation and study on physical properties of transition metal oxide superconducting films, Ph.D. Thesis, Institute of Physics Chinese Academy of Sciences (2018) - Y. L. Jia, G. He, W. Hu, H. Yang, Z. Z. Yang, H. S. Yu and K. Jin, The effects of oxygen in spinel oxide Li1+xTi2-xO4-δ thin films, Sci. Rep. 8, 3995 (2018)
- W. Hu, Researches on the superconducting properties of electron-doped cuprates and spinel oxide superconductors, Ph.D. Thesis, Institute of Physics Chinese Academy of Sciences (2019)
- W. Hu, Z. P Feng, B. C. Gong, G. He, D. Li and K. Jin, Emergent superconductivity in single-crystalline MgTi2O4 films via structural engineering,Phys. Rev. B 101, 220510(R) (2020).