Le strutture schematiche di Ba 0.8 Sr 0.2 TiO 3 /La 2 CuO 4 (a) con q2DEG (mostrato in rosso); immagine AFM del La 2 CuO 4 superficie monocristallina senza il film (b) illustra la disomogeneità dell'interfaccia. La dipendenza dalla temperatura della suscettività magnetica (c), e la dipendenza dalla temperatura della resistività (d) di La 2 CuO 4 monocristallo (senza film ferroelettrico). Credito:Dmitrii P. Pavlov et al., arXiv:1804.05519 [cond-mat.supr-con]
Ricercatori presso l'Istituto tecnico-fisico Zavoisky e il Centro scientifico meridionale di RAS, in Russia, hanno recentemente fabbricato superconduttori quasi-2-D all'interfaccia tra un Ba . ferroelettrico 0.8 Sr 0.2 TiO 3 film e un composto genitore isolante di La 2 CuO 4 . Il loro studio, presentato in un articolo pubblicato in Lettere di revisione fisica , è il primo a raggiungere la superconduttività in un'eterostruttura costituita da un ferroelettrico e un isolante.
L'idea di formare uno strato superconduttore quasi-2-D all'interfaccia tra due diversi composti è in circolazione da diversi anni. Uno studio passato, ad esempio, cercato di raggiungere questo obiettivo creando un sottile strato superconduttore tra due ossidi isolanti (LaAlO 3 e SrTiO 3 ) con una temperatura critica di 300 mK. Altri ricercatori hanno osservato il sottile strato superconduttore nei doppi strati di un isolante (La 2 CuO 4 ) e un metallo (La 1.55 Sr 0.45 CuO 4 ), nessuno dei quali è superconduttore in isolamento.
"Qui abbiamo proposto l'idea che si formi un sottile strato carico sull'interfaccia tra ferroelettrico e isolante per schermare il campo elettrico, "Viktor Kabanov e Rinat Mamin, due ricercatori che hanno condotto lo studio, detto a Phys.org via e-mail. "Questo strato sottile può essere conduttore o superconduttore a seconda delle proprietà dell'isolante. Per ottenere uno strato superconduttore, abbiamo scelto La 2 CuO 4 – un isolante che diventa un T . alto C superconduttore quando è drogato dai vettori."
L'eterostruttura fabbricata da Kabanov, Mamin e i loro colleghi è costituito da un magnetron ferroelettrico spruzzato sulla superficie del composto genitore di alta T C superconduttore La 2 CuO 4 . All'interfaccia tra queste due componenti, i ricercatori hanno osservato la comparsa di un sottile strato superconduttore, che raggiunge la sua superconduttività a temperature inferiori a 30K.
I ricercatori hanno rilevato le proprietà superconduttive dello strato misurando la sua resistività e tramite l'effetto Meissner. Hanno scoperto che si crea una resistenza finita quando si applica un debole campo magnetico perpendicolare all'interfaccia, che conferma la qualità quasi 2-D dello stato superconduttivo dello strato.
"Il vantaggio chiave della nostra tecnica è la relativa semplicità della creazione dell'eterostruttura, perché i requisiti per la rugosità della superficie non sono così rigorosi, " Dissero Kabanov e Mamin. "D'altra parte, la variazione della polarizzazione nel ferroelettrico permette di controllare le proprietà dello strato conduttore."
Kabanov, Mamin ei loro colleghi sono i primi in assoluto ad osservare la superconduttività sull'interfaccia tra un ferroelettrico e un isolante. Nel futuro, il loro approccio e i superconduttori che hanno fabbricato potrebbero informare la progettazione di nuovi dispositivi elettronici con una superconduttività controllata in modo ferroelettrico.
"Per quanto riguarda i progetti per il futuro, vorremmo imparare come possiamo controllare le proprietà superconduttive dell'interfaccia ruotando la polarizzazione del ferroelettrico, " Dissero Kabanov e Mamin. "Un'altra idea è cercare di controllare le proprietà dell'interfaccia mediante l'illuminazione laser. Questa è fondamentalmente la direzione su cui stiamo lavorando ora".
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