一種新的準(zhǔn)二維超導(dǎo)體 可以連接鐵電體和絕緣體

Zavoisky物理技術(shù)研究所和俄羅斯RAS南方科學(xué)中心的研究人員最近在鐵電Ba 0.8 Sr 0.2 TiO 3薄膜和La 2 CuO 絕緣母體化合物之間的界面處制造了準(zhǔn)2-D超導(dǎo)體。4。他們的研究發(fā)表在Physical Review Letters上發(fā)表的一篇論文中，是第一個(gè)在由鐵電體和絕緣體組成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)性的研究。

在兩種不同化合物之間的界面處形成準(zhǔn)2-D超導(dǎo)層的想法已存在多年。例如，過去的一項(xiàng)研究試圖通過在臨界溫度為300mK的兩種絕緣氧化物(LaAlO 3和SrTiO 3)之間形成薄的超導(dǎo)層來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。其他研究人員在絕緣體(La 2 CuO 4)和金屬(La 1.55 Sr 0.45 CuO 4)的雙層中觀察到薄的超導(dǎo)層，這兩者都不是孤立的超導(dǎo)體。

“在這里我們提出了在鐵電和絕緣體之間的界面上形成薄電荷層以便屏蔽電場的想法，”進(jìn)行這項(xiàng)研究的兩位研究人員Viktor Kabanov和Rinat Mamin通過電子郵件告訴Phys.org。“這種薄層可能是導(dǎo)電的或超導(dǎo)的，這取決于絕緣體的性質(zhì)。為了獲得超導(dǎo)層，我們選擇了La 2 CuO 4 - 一種絕緣體，當(dāng)它被載體摻雜時(shí)成為高T c超導(dǎo)體。”

由Kabanov，Mamin及其同事制造的異質(zhì)結(jié)構(gòu)由濺射在高T c超導(dǎo)體La 2 CuO 4的母體化合物表面上的鐵電磁控管組成。在這兩個(gè)組件之間的界面處，研究人員觀察到薄的超導(dǎo)層的外觀，該超導(dǎo)層在低于30K的溫度下獲得其超導(dǎo)性。

研究人員通過測量電阻率和邁斯納效應(yīng)來檢測該層的超導(dǎo)特性。他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)施加垂直于界面的弱磁場時(shí)會產(chǎn)生有限的電阻，這證實(shí)了該層超導(dǎo)狀態(tài)的準(zhǔn)2-D質(zhì)量。

“我們技術(shù)的關(guān)鍵優(yōu)勢在于異質(zhì)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建相對簡單，因?yàn)閷Ρ砻娲植诙鹊囊蟛⒉荒敲磭?yán)格，”Kabanov和Mamin說。“另一方面，改變鐵電體的極化可以控制導(dǎo)電層的性質(zhì)。”

Kabanov，Mamin和他們的同事是第一個(gè)觀察鐵電體和絕緣體之間界面的超導(dǎo)性的人。在未來，他們的方法和他們制造的超導(dǎo)體可以為具有鐵電控制的超導(dǎo)性的新電子器件的設(shè)計(jì)提供信息。

“就未來的計(jì)劃而言，我們想要了解如何通過旋轉(zhuǎn)鐵電體的極化來控制界面的超導(dǎo)特性，”Kabanov和Mamin說。“另一個(gè)想法是試圖通過激光照射來控制界面的屬性。這基本上是我們現(xiàn)在正在研究的方向。”