De schematiska strukturerna för Ba 0,8 Sr 0,2 TiO 3 /La 2 CuO 4 (a) med q2DEG (visas i rött); AFM -bild av La 2 CuO 4 enkristallyta utan filmen (b) illustrerar gränssnittets inhomogenitet. Temperaturberoendet för den magnetiska känsligheten (c), och temperaturberoende av resistiviteten (d) för La 2 CuO 4 enkristall (utan ferroelektrisk film). Upphovsman:Dmitrii P. Pavlov et al., arXiv:1804.05519 [cond-mat.supr-con]
Forskare vid Zavoisky Physical-Technical Institute och Southern Scientific Center of RAS, i Ryssland, har nyligen tillverkat kvasi-2-D superledare vid gränssnittet mellan en ferroelektrisk Ba 0,8 Sr 0,2 TiO 3 film och en isolerande moderförening av La 2 CuO 4 . Deras studie, presenteras i ett papper publicerat i Fysiska granskningsbrev , är den första som uppnår supraledning i en heterostruktur som består av en ferroelektrisk och en isolator.
Tanken med att bilda ett kvasi-2-D supraledande lager vid gränssnittet mellan två olika föreningar har funnits i flera år. En tidigare studie, till exempel, försökte uppnå detta genom att skapa ett tunt supraledande lager mellan två isolerande oxider (LaAlO 3 och SrTiO 3 ) med en kritisk temperatur på 300mK. Andra forskare observerade det tunna supraledande skiktet i dubbelskikt i en isolator (La 2 CuO 4 ) och en metall (La 1,55 Sr 0,45 CuO 4 ), ingen av dem är superledande isolerat.
"Här presenterar vi tanken att ett tunt laddat lager på gränssnittet mellan ferroelektriskt och isolator bildas för att avskärma det elektriska fältet, "Viktor Kabanov och Rinat Mamin, två forskare som genomförde studien, berättade för Phys.org via e -post. "Detta tunna skikt kan leda eller supraledande beroende på isolatorns egenskaper. För att få ett supraledande lager, vi valde La 2 CuO 4 - en isolator som blir en hög T c superledare när den är dopad av bärare. "
Den heterostruktur som tillverkades av Kabanov, Mamin och deras kollegor består av en ferroelektrisk magnetron som sputtat på ytan av moderföreningen med hög T c superledare La 2 CuO 4 . I gränssnittet mellan dessa två komponenter, forskarna observerade utseendet på ett tunt supraledande lager, som uppnår sin supraledning vid temperaturer under 30K.
Forskarna upptäckte lagrets supraledande egenskaper genom att mäta dess resistivitet och via Meissner -effekten. De fann att ett ändligt motstånd skapas när man applicerar ett svagt magnetfält vinkelrätt mot gränssnittet, vilket bekräftar kvasi-2-D-kvaliteten på lagrets supraledande tillstånd.
"Den viktigaste fördelen med vår teknik är den relativa enkelheten i skapandet av heterostrukturen, eftersom kraven på ytans grovhet inte är så stränga, "Kabanov och Mamin sa." Å andra sidan, den ändrade polarisationen i ferroelektriska gör det möjligt att styra egenskaperna hos det ledande skiktet. "
Kabanov, Mamin och deras kollegor är de första som någonsin observerat supraledning på gränssnittet mellan en ferroelektrisk och en isolator. I framtiden, deras tillvägagångssätt och superledarna de tillverkade kan informera om utformningen av nya elektroniska enheter med en ferroelektriskt kontrollerad supraledning.
"När det gäller framtidsplaner, vi skulle vilja lära oss hur vi kan kontrollera gränssnittets supraledande egenskaper genom att rotera ferroelektrisk polarisering, "Kabanov och Mamin sa." En annan idé är att försöka kontrollera egenskaperna hos gränssnittet genom laserbelysning. Det är i princip den riktning vi arbetar med nu. "
© 2019 Science X Network
