宁波大学

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物理讲坛2020年第35讲:晶圆尺寸TiN单晶超导薄膜的物性调控研究

发布日期:2020-12-27 文章来源:物理科学与技术学院

报告人:曹彦伟 报告时间:2020年12月24日上午9:00 报告地点:龙赛理科楼北楼116会议室 曹彦伟,研究员,博士生导师。2013年博士毕业于中科院物理所,2013-2017在美国从事博士后研究,期间主要利用劳伦斯伯克利国家实验室的先进同步辐射 X 射线光源研究复杂氧化物界面的新物态。2017年底加入中科院宁波材料所,从零开始,建设了初具规模的人工量子材料实验室。目前,研究兴趣主要集中在“自旋量子器件”和“超导量子器件”相关的前沿新材料、新物理与新器件研究。 报告简介:作为一种难熔陶瓷材料,过渡金属氮化物在量子信息、光电器件、硬质涂层、生命健康等方面具有广泛的应用。例如,过渡金属氮化物中的TiN为金黄色,熔点高达3000℃,具有超导、超硬、耐磨、耐腐蚀、抗氧化、生物兼容性等独特性能。另外,一方面,由于具有超高的品质因子(Q),TiN薄膜是制作超导量子谐振腔(超导量子芯片的重要组成部分)的最佳候选材料之一;另一方面,由于在等离子体光学性质方面与Au和Ag类似,高稳定性的TiN在高温等离子体光学方面具有无可比拟的优异性能。虽然,TiN具有上述诸多优异性能,但是其单晶制备一直是长期以来的一项挑战,严重阻碍了物理性质的研究与超导量子器件的研发,这是由于难熔材料的单晶制备需要超高温等苛刻条件。针对这一挑战,本报告介绍我们近两年以来在该方向取得的最新进展。通过自主研制的高温高压离轴磁控溅射薄膜沉积设备,克服了大失配(~15%)外延的难题,在一系列的功能氧化物衬底上制备了高品质单晶薄膜,其超导转变温度可达 5.7 K (单晶块材为5.6 K),观察到了超导与铁磁共存、电子序列相和各向异性超导等新奇量子态。

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