灰錫(α-Sn)作為錫的一種同素異形體,具有金剛石結(jié)構(gòu),理論上預(yù)測(cè)在破壞其立方對(duì)稱性時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N拓?fù)洳牧?比如施加應(yīng)力使晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。相比其他的拓?fù)洳牧?灰錫的結(jié)構(gòu)和組成簡(jiǎn)單,應(yīng)力可以調(diào)節(jié)拓?fù)浞瞧接箮兜拇笮?因而受到廣泛的關(guān)注,尤其是二維形態(tài)的α-Sn——錫烯,一種寬帶隙的二維拓?fù)浣^緣體。雖然外延α-Sn薄膜的拓?fù)淠軒б呀?jīng)通過角分辨光電子能譜得到證實(shí),但對(duì)其電學(xué)表征的報(bào)道仍然很少,一方面是因?yàn)棣?Sn在室溫下不穩(wěn)定使得薄膜質(zhì)量受限,另一方面是因?yàn)槌Ｓ玫腎nSb襯底的貢獻(xiàn)使得對(duì)α-Sn薄膜電學(xué)性質(zhì)的分析變得困難。本論文主要對(duì)分子束外延生長(zhǎng)的α-Sn薄膜樣品在低溫強(qiáng)磁場(chǎng)下的電輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)行了研究。為了減小InSb在電學(xué)測(cè)試中的貢獻(xiàn),除了以InSb為襯底外,還使用了 GaAs襯底。在對(duì)α-Sn樣品進(jìn)行電學(xué)表征之前,先通過一系列結(jié)構(gòu)表征表明α-Sn薄膜具有很好的晶體質(zhì)量和界面質(zhì)量,結(jié)合變溫X射線衍射和變溫拉曼說明α-Sn的熱穩(wěn)定性有了明顯提高。獲得室溫穩(wěn)定的α-Sn薄膜為之后的電學(xué)表征提供了基礎(chǔ)。在低溫強(qiáng)磁場(chǎng)下α-Sn樣品呈現(xiàn)巨磁阻效應(yīng),并伴有非周期的振蕩,這種巨磁阻效應(yīng)一直到150K仍然存在。我們認(rèn)為強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)費(fèi)米面有修飾作用,從而引入額外的載流子。另一方面,我們還在α-Sn薄膜中觀察到了多重超導(dǎo)轉(zhuǎn)變,除了 β-Sn的貢獻(xiàn),在較高溫度下也存在若干個(gè)超導(dǎo)轉(zhuǎn)變,并且表現(xiàn)出隨時(shí)間變化的時(shí)間效應(yīng)。這些轉(zhuǎn)變具有二維超導(dǎo)的性質(zhì)。通過討論不同超導(dǎo)相的可能性,我們認(rèn)為α-Sn有可能對(duì)超導(dǎo)行為有貢獻(xiàn)。在GaAs襯底上生長(zhǎng)的樣品中,調(diào)節(jié)InSb緩沖層和α-Sn薄膜的相對(duì)厚度可以調(diào)控α-Sn薄膜中的應(yīng)變,從而調(diào)控超導(dǎo)行為。在邁斯納效應(yīng)的測(cè)量中,我們發(fā)現(xiàn)含有β-Sn的α-Sn樣品表現(xiàn)出具有磁通釘扎效應(yīng)的II類超導(dǎo)的特征,這主要是由缺陷和無序引起的。本論文中對(duì)α-Sn/InSb的磁阻行為的分析展示了其中復(fù)雜而新奇的量子性質(zhì),在較高溫度下的巨磁阻效應(yīng)使其具有作為磁靈敏和磁存儲(chǔ)器件的潛力。相比錫烯,本論文研究了更厚的α-Sn薄膜中的超導(dǎo)行為,可以為之后對(duì)α-Sn中拓?fù)涑瑢?dǎo)的研究提供參考。隨著生長(zhǎng)條件的優(yōu)化和更多表征技術(shù)的輔助,α-Sn獨(dú)特的性質(zhì)將會(huì)進(jìn)一步得到體現(xiàn),從而在未來的基礎(chǔ)研究和器件應(yīng)用領(lǐng)域得到更廣泛的關(guān)注。
【學(xué)位單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TB383.2
【部分圖文】：

可以將材料分為拓?fù)浣^}閭寤蚱脹ň鴠閭�。张抒@傻熱嘶固岢鰣義希茫洌裕澹齲紓裕澹茫洌裕辶孔于褰峁刮贍蓯迪終庖恍вΦ奶逑擔(dān)郟玻牽藎⒃冢玻埃埃紡曖懾義希蹋幔酰潁澹睿簀澹祝澹停錚歟澹睿耄幔恚鸕熱嗽謔笛檣銑曬鄄斕攪肆孔踴牡緄跡傘埂�，壤_跡保玻ǎ悖�。辶x希眨齲皺澹眨校校恚皺澹ǎ懾澹小雒駑義希儒危穡皰危齲粒蹋體澹校遙希攏佩義希殄澹戾澹潁鑠澹椋洌潁幔椋鑠義希苠危蓿裕蓿悖邋澹剩睿叔�？辶x希苠危櫻希眨遙茫佩澹危坼澹潁咤澹牽粒裕佩義希玻埃澹玻彥澹苠危苠危義希懾危校希裕牛危裕桑粒體澹校遙希攏牛渝義希保擔(dān)保渝澹卞澹鈴義希簦歟簦镥義

本文編號(hào)：2811331