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Magnetoconductance and photoresponse properties of disordered NbTiN films

Sidorova, Mariia und Semenov, Alexey und Hübers, Heinz-Wilhelm und S, Gyger und S, Steinhauer und Xiaofu, Zhang und Andreas, Schilling (2021) Magnetoconductance and photoresponse properties of disordered NbTiN films. Physical Review B, 104 (184514), Seiten 1-10. American Physical Society. doi: 10.1103/PhysRevB.104.184514. ISSN 2469-9950.

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Offizielle URL: https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.104.184514

Kurzfassung

We report on the experimental study of phonon properties and electron-phonon scattering in thin superconducting NbTiN films, which are intensively exploited in various applications. Studied NbTiN films with sub-10-nm thicknesses are disordered with respect to electron transport, the Ioffe-Regel parameter of kFle = 2.5–3.0 (kF is the Fermi wave vector, and le is the electron mean free path), the inelastic electron-phonon interaction, and the product qT le 1 (qT is the wave vector of a thermal phonon). By means of magnetoconductance and photoresponse techniques, we derive the inelastic electron-phonon scattering rate 1/τe-ph and determine sound velocities and phonon heat capacities. In the temperature range from 12 to 20 K, the scattering rate varies with temperature as 1/τe-ph ∝ T 3.45±0.05; its value extrapolated to 10 K amounts to approximately 1/16 ps. Making a comparative analysis of our films and other films used in superconducting devices, such as polycrystalline granular NbN and amorphous WSi, we find a systematic reduction of the sound velocity in all these films by about 50% compared to the corresponding bulk crystalline materials. A corresponding increase in the phonon heat capacities in all these films is, however, less than the Debye model predicts. We attribute these findings to reduced film dimensionality and film morphology.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/146601/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Magnetoconductance and photoresponse properties of disordered NbTiN films
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sidorova, MariiaMariia.Sidorova (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Semenov, AlexeyAlexei.Semenov (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hübers, Heinz-WilhelmHeinz-Wilhelm.Huebers (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
S, GygerKTH Royal Institute of Technology, Stockholm, SwedenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
S, SteinhauerKTH Royal Institute of Technology, Stockholm, SwedenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Xiaofu, ZhangPhysics Institute, University of Zürich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Andreas, SchillingPhysics Institute, University of Zürich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:22 November 2021
Erschienen in:Physical Review B
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:104
DOI:10.1103/PhysRevB.104.184514
Seitenbereich:Seiten 1-10
Verlag:American Physical Society
ISSN:2469-9950
Status:veröffentlicht
Stichwörter:elctron-phonon interaction, disordered films, magnetoconductance
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Detektoren für optische Instrumente
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Optische Sensorsysteme > Terahertz- und Laserspektroskopie
Hinterlegt von: Semenov, Prof.Dr. Alexey
Hinterlegt am:02 Dez 2021 10:17
Letzte Änderung:02 Dez 2021 10:17

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