Onderzoekers van het Zavoisky Physical-Technical Institute en het Southern Scientific Center van RAS, in Rusland, hebben onlangs quasi-2-D supergeleiders gefabriceerd op het grensvlak tussen een ferro-elektrisch Ba _0,8 sr _0.2 TiO ₃ film en een isolerende moederverbinding van La ₂ CuO ₄ . hun studie, gepresenteerd in een paper gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , is de eerste die supergeleiding bereikt in een heterostructuur bestaande uit een ferro-elektrische en een isolator.

Het idee om een ​​quasi-2-D supergeleidende laag te vormen op het grensvlak tussen twee verschillende verbindingen bestaat al enkele jaren. Een eerdere studie, bijvoorbeeld, probeerde dit te bereiken door een dunne supergeleidende laag te creëren tussen twee isolerende oxiden (LaAlO ₃ en SrTiO ₃ ) met een kritische temperatuur van 300mK. Andere onderzoekers observeerden de dunne supergeleidende laag in dubbellagen van een isolator (La ₂ CuO ₄ ) en een metalen (La _1.55 sr _0.45 CuO ₄ ), geen van beide is afzonderlijk supergeleidend.

"Hier brengen we het idee naar voren dat een dunne geladen laag op het grensvlak tussen ferro-elektrisch en isolator wordt gevormd om het elektrische veld af te schermen, " Viktor Kabanov en Rinat Mamin, twee onderzoekers die het onderzoek uitvoerden, vertelde Phys.org via e-mail. "Deze dunne laag kan geleidend of supergeleidend zijn, afhankelijk van de eigenschappen van de isolator. Om een ​​supergeleidende laag te krijgen, we kozen voor La ₂ CuO ₄ – een isolator die een hoge T . wordt _C supergeleider wanneer het wordt gedoteerd door dragers."

De heterostructuur gefabriceerd door Kabanov, Mamin en hun collega's bestaat uit een ferro-elektrische magnetron gesputterd op het oppervlak van de moederverbinding met hoge T _C supergeleider La ₂ CuO ₄ . Op het raakvlak tussen deze twee componenten, observeerden de onderzoekers het verschijnen van een dunne supergeleidende laag, die zijn supergeleiding bereikt bij temperaturen onder 30K.

De onderzoekers ontdekten de supergeleidende eigenschappen van de laag door de soortelijke weerstand te meten en via het Meissner-effect. Ze ontdekten dat een eindige weerstand wordt gecreëerd bij het aanleggen van een zwak magnetisch veld loodrecht op de interface, wat de quasi-2-D kwaliteit van de supergeleidende toestand van de laag bevestigt.

"Het belangrijkste voordeel van onze techniek is de relatieve eenvoud van het creëren van de heterostructuur, omdat de eisen aan de ruwheid van het oppervlak niet zo streng zijn, " zeiden Kabanov en Mamin. "Aan de andere kant, het veranderen van de polarisatie in het ferro-elektrische maakt het mogelijk om de eigenschappen van de geleidende laag te regelen."

Kabanov, Mamin en hun collega's zijn de eersten die supergeleiding ooit hebben waargenomen op het grensvlak tussen een ferro-elektrische en een isolator. In de toekomst, hun aanpak en de supergeleiders die ze maakten, zouden het ontwerp van nieuwe elektronische apparaten met een ferro-elektrisch gecontroleerde supergeleiding kunnen informeren.

"Wat de plannen voor de toekomst betreft, we willen graag leren hoe we de supergeleidende eigenschappen van de interface kunnen regelen door de polarisatie van het ferro-elektrische te roteren, "Zeggen Kabanov en Mamin. "Een ander idee is om te proberen de eigenschappen van de interface te controleren door middel van laserverlichting. Dit is eigenlijk de richting waar we nu aan werken."

© 2019 Wetenschap X Netwerk