As estruturas esquemáticas de Ba 0,8 Sr 0,2 TiO 3 / La 2 CuO 4 (a) com q2DEG (mostrado em vermelho); Imagem AFM do La 2 CuO 4 superfície de cristal único sem o filme (b) ilustra a não homogeneidade da interface. A dependência da suscetibilidade magnética com a temperatura (c), e a dependência da resistividade (d) de La 2 CuO 4 monocristal (sem filme ferroelétrico). Crédito:Dmitrii P. Pavlov et al., arXiv:1804.05519 [cond-mat.supr-con]
Pesquisadores do Instituto Físico-Técnico Zavoisky e do Centro Científico do Sul da RAS, na Rússia, fabricaram recentemente supercondutores quase 2-D na interface entre um Ba ferroelétrico 0,8 Sr 0,2 TiO 3 filme e um composto parental isolante de La 2 CuO 4 . Seu estudo, apresentado em um artigo publicado em Cartas de revisão física , é o primeiro a atingir supercondutividade em uma heteroestrutura que consiste em um ferroelétrico e um isolador.
A ideia de formar uma camada supercondutora quase 2-D na interface entre dois compostos diferentes já existe há vários anos. Um estudo anterior, por exemplo, tentou conseguir isso criando uma fina camada supercondutora entre dois óxidos isolantes (LaAlO 3 e SrTiO 3 ) com uma temperatura crítica de 300mK. Outros pesquisadores observaram a fina camada supercondutora em bicamadas de um isolador (La 2 CuO 4 ) e um metal (La 1,55 Sr 0,45 CuO 4 ), nenhum dos quais é supercondutor de forma isolada.
"Aqui, apresentamos a ideia de que uma fina camada carregada na interface entre o ferroelétrico e o isolador é formada para filtrar o campo elétrico, "Viktor Kabanov e Rinat Mamin, dois pesquisadores que realizaram o estudo, disse ao Phys.org por e-mail. “Essa camada fina pode ser condutora ou supercondutora dependendo das propriedades do isolante. Para obter uma camada supercondutora, nós escolhemos La 2 CuO 4 - um isolador que se torna um alto T c supercondutor quando dopado por transportadores. "
A heteroestrutura fabricada por Kabanov, Mamin e seus colegas consiste em um magnetron ferroelétrico pulverizado na superfície do composto original de alta T c supercondutor La 2 CuO 4 . Na interface entre esses dois componentes, os pesquisadores observaram o aparecimento de uma fina camada supercondutora, que atinge sua supercondutividade em temperaturas abaixo de 30K.
Os pesquisadores detectaram as propriedades supercondutoras da camada medindo sua resistividade e por meio do efeito Meissner. Eles descobriram que uma resistência finita é criada ao aplicar um campo magnético fraco perpendicular à interface, o que confirma a qualidade quase 2-D do estado supercondutivo da camada.
"A principal vantagem de nossa técnica é a relativa simplicidade da criação da heteroestrutura, porque os requisitos para a rugosidade da superfície não são tão rigorosos, "Kabanov e Mamin disseram." Por outro lado, a mudança da polarização no ferroelétrico permite controlar as propriedades da camada condutora. "
Kabanov, Mamin e seus colegas são os primeiros a observar a supercondutividade na interface entre um ferroelétrico e um isolador. No futuro, sua abordagem e os supercondutores que eles fabricaram poderiam informar o projeto de novos dispositivos eletrônicos com uma supercondutividade controlada ferroeletricamente.
"No que diz respeito aos planos para o futuro, gostaríamos de aprender como podemos controlar as propriedades supercondutoras da interface girando a polarização do ferroelétrico, "Kabanov e Mamin disseram." Outra ideia é tentar controlar as propriedades da interface por iluminação a laser. Esta é basicamente a direção em que estamos trabalhando agora. "
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