Т.И.Батурина, А.Ю.Миронов, В.М.Винокур, Н.М.Щелкачев, A.Glatz, Д.А.Насимов, А.В.Латышев

Проведено сравнительное экспериментальное исследование перехода сверхпроводник-изолятор в сплошных и наноперфорированных плёнках нитрида титана (квадратная решётка отверстий с периодом 200 нм и диаметром 120 нм).

На рисунке представлены результаты исследования температурных зависимостей сопротивления в нулевом магнитном поле сплошных и перфорированных плёнок. И те, и другие претерпевают переход сверхпроводник-изолятор, демонстрируя целую гамму явлений. Сопротивление всех образцов увеличивается при понижении температуры от комнатной. Построение этих данных в координатах 1/R как функция lg(T) показывает, что это увеличение обусловлено вкладом в проводимость эффектов электрон-электронного взаимодействия и слабой локализации (Рис. e). Причём, наклон этих зависимостей для каждой серии не изменяется и согласуется с геометрическим фактором. Это доказывает, что наноструктурирование плёнок не изменяет микроскопический беспорядок в системе.

Рис. Температурные зависимости сопротивления на квадрат перфорированных (pA, pB, pC) (панели (a) и (в))) и соответствующих им сплошных плёнок TiN (rA, rB, rC) (панели (б) и (г)), демонстрирующие переход сверхпроводник - изолятор. На панелях (a) и (б) сопротивление приведено в линейном масштабе, на панелях (в) и (г) в логарифмическом. При этом масштаб попарно совпадает между панелями (a)-(б) и (в)-(г). (д) Те же зависимости, но в виде кондактанса G/G₀₀ = 2π²ħ/(e²R), показывающие логарифми- ческую температурную зависимость, обусловленную эффектами слабой локализации и электро-электронного взаимодействия. (е) Сопротивление как функция 1/T для несверхпроводящих образцов. Штриховые линии отвечают зависимости R = R₀exp(T₀/T) с параметрами T₀ = 0.63 и 1.9 K и R₀ = 16.6 и 55.6 кОм для образцов rC и pC, соответственно. Данные T₀ отмечены вертикальными штрихами, показывающими, что T₀ определены в диапазоне T < T₀.

Перфорирование плёнок существенно сдвигает сам переход сверхпроводник-изолятор и все характеристические температуры, в частности, температуру сверхпроводящего перехода (что хорошо видно из сравнения температурных зависимостей сопротивления для образцов rA и pA). После первого краткого травления сплошная плёнка (rB) всё ещё демострирует переход в сверхпроводящее состояние, в то же время, соответствующая ей перфорированная плёнка pB оказывается на диэлектрической стороне перехода сверхпроводник-изолятор. После второго травления и сплошная плёнка rC, и перфорированная pC оказываются диэлектрическими.