Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ảnh hưởng của tuổi thọ đến độ kháng bề mặt vi sóng của các phim siêu dẫn MgB2 được lưu trữ trong chân không thấp
Tóm tắt
Nb là một vật liệu rất phổ biến trong các thiết bị điện tử siêu dẫn như cảm biến photon đơn siêu dẫn và các khoang tần số radio (RF) cho máy gia tốc hạt. Trước khi MgB2 có thể được sử dụng như một vật liệu thay thế, cần xác nhận ổn định của các tính chất của nó theo thời gian. Chúng tôi đã nghiên cứu cách mà quá trình lão hóa trong vòng 514 tuần ảnh hưởng đến độ kháng bề mặt vi sóng (RS) và độ dẫn điện trong trạng thái bình thường (ρ) của các phim MgB2 được lớn ở dạng ép. Các phim MgB2 có độ dày 1.0 μm và 1.7 μm được chuẩn bị bằng phương pháp CVD vật lý hỗn hợp, và đã cho thấy nhiệt độ tới hạn (TC) là 39 K. Chúng được bảo quản trong môi trường chân không thấp để ngăn chặn phản ứng với độ ẩm, ngoại trừ khi các phim được lấy ra khỏi kho để đo đạc. Sự thay đổi của RS theo thời gian lão hóa dường như rất đáng kể ở nhiệt độ rất thấp. Giá trị RS của các phim MgB2 dày 1.0 μm và 1.7 μm lần lượt tăng khoảng 8 lần và 3 lần trong khoảng 10 năm. Các phim MgB2 đã lão hóa có vẻ như có giá trị năng lượng vùng chặn π giảm. Giá trị của phim MgB2 nguyên bản là 2.3 meV đã giảm xuống còn 1.3–1.7 meV trong khoảng 10 năm. TC của các phim MgB2 gần như không thay đổi bất kể thời gian lão hóa. Sự tăng cường RS và ρ trong các phim MgB2 đã lão hóa được cho là do sự tăng cường tán xạ trong băng π và băng σ.
Từ khóa
#MgB2 #tuổi thọ #độ kháng bề mặt vi sóng #siêu dẫn #phản ứng hóa học #chân không thấpTài liệu tham khảo
Nagamatsu, J., Nakagawa, N., Muranaka, T., Akimitsu, J.: Superconductivity at 39 K in magnesium diboride. Nature (London) 410, 63–64 (2001)
Choi, H.J., Roundy, D., Sun, H., Cohen, M.L., Louie, S.G.: The origin of the anomalous superconducting properties of MgB2. Nature (London) 418, 758–760 (2002)
Szabo, P., et al.: Evidence for two superconducting energy gaps in MgB2 by point-contact spectroscopy. Phys. Rev. Lett. 87, 137005 (2001)
Iavarone, M., Karapetrov, G., Koshelev, A.E., Kwok, W.K., Crabtree, G.W., Hinks, D.G., Kang, W.N., Choi, E.-M., Kim, H.J., Kim, H.-J., Lee, S.I.: Two-band superconductivity in MgB2. Phys. Rev. Lett. 89, 187002 (2002)
Jin, B.B., Dahm, T., Gubin, A.I., Choi, E.-M., Kim, H.J., Lee, S.-I.K., Kang, W.N., Klein, N.: Anomalous coherence peak in the microwave conductivity of c-axis oriented MgB2 thin films. Phys. Rev. Lett. 91, 127006 (2003)
Lee, S.Y., Lee, J.H., Han, J.H., Moon, S.H., Lee, H.N., Booth, J.C., Claassen, J.H.: Effects of the two-gap nature on the microwave conductivity of polycrystalline MgB2 films with a critical temperature of 39 K. Phys. Rev. B 71, 104514 (2005)
Tajima, T., Canabal, A., Zhao, Y., Romanenko, A., Moeckly, B.H., Nantista, C.D., Tantawi, S., Phillips, L., Iwashita, Y., Campisi, I.E.: MgB2 for application to RF cavities for accelerators. IEEE Trans. Appl. Supercond. 17, 1330–1333 (2007)
Xi, X.X.: MgB2 thin films. Supercond. Sci. Technol. 22, 043001 (2009)
Padamsee, H.: The science and technology of superconducting cavities for accelerators. Supercond. Sci. Technol. 14, R28–R51 (2001)
Zhai, H.Y., Christen, H.M., Zhang, L., Paranthaman, M., Fleming, P.H., Lowndes, D.H.: Degradation of superconducting properties in MgB2 films by exposure to water. Supercond. Sci. Technol. 14, 425–428 (2001)
Cui, Y., Jones, J.E., Beckley, A., Donovan, R., Lishego, D., Maertz, E., Pogrebnyakov, A.V., Orgiani, P., Redwing, J.M., Xi, X.X.: Degradation of MgB2 thin films in water. IEEE Trans. Appl. Supercond. 15, 224–227 (2005)
Rajput, S., Chaudhary, S.: Effects of ambient and humidity exposure on the MgB2 superconductors. J. Phys. Chem. Sol. 70, 516–520 (2009)
Wang, D., Zhang, C., Zhang, J., Zhang, Y., Feng, Q.-R., Wang, Y., Gan, Z.-Z.: Degradation of MgB2 ultrathin films under different environmental conditions. IEEE Trans. Appl. Supercond. 25, 7500109 (2015)
Ghigo, G., Ummarino, G.A., Gerbaldo, R., Gozzelino, L., Laviano, F., Messetti, E.: Effects of disorder on the microwave properties of MgB2 polycrystalline films. Phys. Rev. B 74, 184518-1–184518-6 (2006)
Gol’tsman, G., et al.: Middle-infrared to visible-light ultrafast superconducting single-photon detectors. IEEE Trans. Appl. Supercond. 17, 246–251 (2007)
Zmuidzinas, J., Richards, P.L.: Superconducting detectors and mixers for millimeter and submillimeter astrophysics. Proc. IEEE 92, 1597–1616 (2004)
Sung, W.K., Huh, J.Y., Kang, W.N., Kim, J.-W., Kwon, Y.-S., Yang, N.-K.: Growth of epitaxial MgB2 thick films with columnar structures by using HPCVD. Chem. Vap. Depos. 13, 680–683 (2007)
Lee, S.Y., Lee, J.H., Ryu, J.S., Lim, J., Moon, S.H., Lee, H.N., Kim, H.G., Oh, B.: Significant reduction of the microwave surface resistance of MgB2 films by surface ion-milling. Appl. Phys. Lett. 79, 3299–3301 (2001)
Jung, H.S., Lee, J.H., Han, H.K., Lee, S.Y.: Noninvasive thickness measurements of metal films through microwave dielectric resonators. Electron. Mater. Lett. 12, 350–355 (2016)
Lee, J.H., Yang, W.I., Kim, M.J., Booth, J.C., Leong, K., Schima, S., Rudman, D., Lee, S.Y.: Accurate measurements of the intrinsic surface impedance of thin YBa2Cu3O7−δ films using a modified two-tone resonator method. IEEE Trans. Appl. Supercond. 15, 3700–3705 (2005)
Hein, M.: High-Temperature-Superconductor Thin Films at Microwave Frequencies. Springer, Berlin (1999)
International Electrotechnical Commission: International standard. IEC 61788-15 ed. 1 (2011)
Klein, N., Chaloupka, H., Müller, G., Orbach, S., Piel, H., Roas, B., Schultz, H., Klein, U., Peiniger, M.: The effective microwave surface impedance of high T C thin films. J. Appl. Phys. 67, 6940–6945 (1990)
Kim, M.-S., Skinta, J.A., Lemberger, T.R., Kang, W.N., Kim, H.-J., Choi, E.-M., Lee, S.-I.: Reflection of a two-gap nature in penetration depth measurements of MgB2 films. Phys. Rev. B 66, 064511 (2002)
Putti, M., Vaglio, R., Rowell, J.M.: Radiation effects on MgB2: a review and a comparison with A15 superconductors. Supercond. Sci. Technol. 21, 043001 (2008)
Rowell, J.M.: The widely variable resistivity of MgB2 samples. Supercond. Sci. Technol. 16, R17–R27 (2003)
Xi, X.X.: Two-band superconductor magnesium diboride. Rep. Prog. Phys. 71, 116501 (2008)