一種新的準二維超導體 可以連接鐵電體和絕緣體

Zavoisky物理技術研究所和俄羅斯RAS南方科學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2-D超導體。4。他們的研究發(fā)表在Physical Review Letters上發(fā)表的一篇論文中，是第一個在由鐵電體和絕緣體組成的異質結構中實現(xiàn)超導性的研究。

在兩種不同化合物之間的界面處形成準2-D超導層的想法已存在多年。例如，過去的一項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)之間形成薄的超導層來實現(xiàn)這一目標。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層，這兩者都不是孤立的超導體。

“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，”進行這項研究的兩位研究人員Viktor Kabanov和Rinat Mamin通過電子郵件告訴Phys.org。“這種薄層可能是導電的或超導的，這取決于絕緣體的性質。為了獲得超導層，我們選擇了La 2 CuO 4 - 一種絕緣體，當它被載體摻雜時成為高T c超導體。”

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

研究人員通過測量電阻率和邁斯納效應來檢測該層的超導特性。他們發(fā)現(xiàn)當施加垂直于界面的弱磁場時會產(chǎn)生有限的電阻，這證實了該層超導狀態(tài)的準2-D質量。

“我們技術的關鍵優(yōu)勢在于異質結構的創(chuàng)建相對簡單，因為對表面粗糙度的要求并不那么嚴格，”Kabanov和Mamin說。“另一方面，改變鐵電體的極化可以控制導電層的性質。”

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

“就未來的計劃而言，我們想要了解如何通過旋轉鐵電體的極化來控制界面的超導特性，”Kabanov和Mamin說。“另一個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。”