Transition temperatures and upper critical fields of NbN thin films fabricated at room temperature

Hwang, T.J.; Kim, D.H.

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자료유형: 학술저널

저자정보: Hwang, T.J. (Yeungnam University) Kim, D.H. (Yeungnam University)

저널정보: 한국초전도저온학회 한국초전도·저온공학회논문지 한국초전도·저온공학회논문지 제17권 제3호

발행연도: 2015.1

수록면: 9 - 12 (4page)

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NbN thin films were deposited on thermally oxidized Si substrate at room temperature by using reactive magnetron sputtering in an $Ar-N_2$ gas mixture. Total sputtering gas pressure was fixed while varying $N_2$ flow rate from 1.4 sccm to 2.9 sccm. X-ray diffraction pattern analysis revealed dominant NbN(200) orientation in the low $N_2$ flow rate but emerging of (111) orientation with diminishing (200) orientation at higher flow rate. The dependences of the superconducting properties on the $N_2$ gas flow rate were investigated. All the NbN thin films showed a small negative temperature coefficient of resistance with resistivity ratio between 300 K and 20 K in the range from 0.98 to 0.89 as the $N_2$ flow rate is increased. Transition temperature showed non-monotonic dependence on $N_2$ flow rate reaching as high as 11.12 K determined by the mid-point temperature of the transition with transition width of 0.3 K. On the other hand, the upper critical field showed roughly linear increase with $N_2$ flow rate up to 2.7 sccm. The highest upper critical field extrapolated to 0 K was 17.4 T with corresponding coherence length of 4.3 nm. Our results are discussed with the granular nature of NbN thin films.

#Niobium nitride thin film #reactive magnetron sputtering #granular superconductivity #nitrogen flow rate

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