一种新的准二维超导体 可以连接铁电体和绝缘体

Zavoisky物理技术研究所和俄罗斯RAS南方科学中心的研究人员最近在铁电Ba 0.8 Sr 0.2 TiO 3薄膜和La 2 CuO 绝缘母体化合物之间的界面处制造了准2-D超导体。4。他们的研究发表在Physical Review Letters上发表的一篇论文中，是第一个在由铁电体和绝缘体组成的异质结构中实现超导性的研究。

在两种不同化合物之间的界面处形成准2-D超导层的想法已存在多年。例如，过去的一项研究试图通过在临界温度为300mK的两种绝缘氧化物(LaAlO 3和SrTiO 3)之间形成薄的超导层来实现这一目标。其他研究人员在绝缘体(La 2 CuO 4)和金属(La 1.55 Sr 0.45 CuO 4)的双层中观察到薄的超导层，这两者都不是孤立的超导体。

“在这里我们提出了在铁电和绝缘体之间的界面上形成薄电荷层以便屏蔽电场的想法，”进行这项研究的两位研究人员Viktor Kabanov和Rinat Mamin通过电子邮件告诉Phys.org。“这种薄层可能是导电的或超导的，这取决于绝缘体的性质。为了获得超导层，我们选择了La 2 CuO 4 - 一种绝缘体，当它被载体掺杂时成为高T c超导体。”

由Kabanov，Mamin及其同事制造的异质结构由溅射在高T c超导体La 2 CuO 4的母体化合物表面上的铁电磁控管组成。在这两个组件之间的界面处，研究人员观察到薄的超导层的外观，该超导层在低于30K的温度下获得其超导性。

研究人员通过测量电阻率和迈斯纳效应来检测该层的超导特性。他们发现当施加垂直于界面的弱磁场时会产生有限的电阻，这证实了该层超导状态的准2-D质量。

“我们技术的关键优势在于异质结构的创建相对简单，因为对表面粗糙度的要求并不那么严格，”Kabanov和Mamin说。“另一方面，改变铁电体的极化可以控制导电层的性质。”

Kabanov，Mamin和他们的同事是第一个观察铁电体和绝缘体之间界面的超导性的人。在未来，他们的方法和他们制造的超导体可以为具有铁电控制的超导性的新电子器件的设计提供信息。

“就未来的计划而言，我们想要了解如何通过旋转铁电体的极化来控制界面的超导特性，”Kabanov和Mamin说。“另一个想法是试图通过激光照射来控制界面的属性。这基本上是我们现在正在研究的方向。”