En ny kvasi-2D-superleder, der forbinder en ferroelektrisk og en isolator

Forskere ved Zavoisky Physical-Technical Institute og Southern Scientific Center of RAS, i Rusland, har for nylig fremstillet kvasi-2-D superledere ved grænsefladen mellem en ferroelektrisk Ba _0,8 Sr _0,2 TiO ₃ film og en isolerende moderforbindelse af La ₂ CuO ₄ . Deres studie, præsenteret i et papir udgivet i Fysisk gennemgangsbreve , er den første til at opnå superledning i en heterostruktur bestående af en ferroelektrisk og en isolator.

Ideen om at danne et kvasi-2-D superledende lag ved grænsefladen mellem to forskellige forbindelser har eksisteret i flere år. En tidligere undersøgelse, for eksempel, forsøgt at opnå dette ved at skabe et tyndt superledende lag mellem to isolerende oxider (LaAlO ₃ og SrTiO ₃ ) med en kritisk temperatur på 300mK. Andre forskere observerede det tynde superledende lag i dobbeltlag af en isolator (La ₂ CuO ₄ ) og et metal (La _1,55 Sr _0,45 CuO ₄ ), ingen af ​​dem er superledende isoleret set.

"Her fremsætter vi ideen om, at tyndt ladet lag på grænsefladen mellem ferroelektrisk og isolator dannes for at skærme det elektriske felt, " Viktor Kabanov og Rinat Mamin, to forskere, der har udført undersøgelsen, fortalte Phys.org via e-mail. "Dette tynde lag kan være ledende eller superledende afhængigt af isolatorens egenskaber. For at få et superledende lag, vi valgte La ₂ CuO ₄ – en isolator, der bliver et højt T _c superleder, når den er dopet af bærere."

Heterostrukturen fremstillet af Kabanov, Mamin og deres kolleger består af en ferroelektrisk magnetron sputteret på overfladen af ​​moderforbindelsen med høj T _c superleder La ₂ CuO ₄ . I grænsefladen mellem disse to komponenter, forskerne observerede udseendet af et tyndt superledende lag, som opnår sin superledningsevne ved temperaturer under 30K.

Forskerne opdagede lagets superledende egenskaber ved at måle dets resistivitet og via Meissner-effekten. De fandt ud af, at der skabes en begrænset modstand, når der påføres et svagt magnetfelt vinkelret på grænsefladen, som bekræfter kvasi-2-D kvaliteten af ​​lagets superledende tilstand.

"Den vigtigste fordel ved vores teknik er den relative enkelhed i skabelsen af ​​heterostrukturen, fordi kravene til overfladens ruhed ikke er så strenge, " sagde Kabanov og Mamin. "På den anden side, ændringen af ​​polarisationen i det ferroelektriske gør det muligt at kontrollere egenskaberne af det ledende lag."

Kabanov, Mamin og deres kolleger er de første nogensinde til at observere superledning på grænsefladen mellem en ferroelektrisk og en isolator. I fremtiden, deres tilgang og de superledere, de fremstillede, kunne informere designet af nye elektroniske enheder med en ferroelektrisk styret superledning.

"Hvad angår planer for fremtiden, vi vil gerne lære, hvordan vi kan kontrollere grænsefladens superledende egenskaber ved at rotere polariseringen af ​​det ferroelektriske, " sagde Kabanov og Mamin. "En anden idé er at prøve at kontrollere grænsefladens egenskaber ved hjælp af laserbelysning. Det er i bund og grund den retning, vi arbejder på nu."

© 2019 Science X Network