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LaAlO3/KTaO3界麵超導器件 朱原之攝
本報訊（記者崔雪芹）浙江大學物理學係研究員謝燕武、中國科學院物理研究所研究員孫繼榮和周毅等研究發現，可用電壓連續調控鋁酸鑭（LaAlO3）/鉭酸鉀（KTaO3）界麵的導電性質——隨著門電壓的變化，呈現了從(cong) 超導到絕緣體(ti) 的連續轉變。同時，研究團隊還在這一界麵觀測到可被連續調控的量子金屬態等許多新奇物理現象。相關(guan) 研究成果近日發表於(yu) 《科學》。
LaAlO3和KTaO3是兩(liang) 種絕緣體(ti) ，但當它們(men) 組合在一起時，界麵就能導電甚至出現超導現象。這種剛剛“問世”的界麵超導引發了科學家強烈的興(xing) 趣。
調控是實驗科學研究最重要的手段和內(nei) 容。在這項研究中，研究團隊發現了一種全新的調控機製，實現了LaAlO3/KTaO3導電性能的連續可調，器件隨電壓變化呈現了從(cong) 超導到絕緣體(ti) 的連續轉變。
謝燕武介紹，導電電子在低溫下兩(liang) 兩(liang) 配對，就會(hui) 形成超導，目前已知的超導體(ti) 係已經非常多，但能被電場調控的鳳毛麟角。“我們(men) 的調控方法本質就是調控電子‘隊形’的空間分布，讓它們(men) 在更靠近或更遠離界麵的地方運動。”大量的電子在氧化物界麵附近運動時，會(hui) 受到晶格缺陷（也稱為(wei) “無序”）的影響。
“就像開車時遇到障礙物。”謝燕武說。這種“無序”越貼近界麵則分布越密集，越遠離界麵則越稀疏。基於(yu) 這一認識，研究團隊提出了改變電子空間分布的思路，“如果有更多的電子靠近界麵，那麽(me) 整體(ti) 來看，它們(men) 遇到的‘障礙物’就變多了，這會(hui) 顯著影響電子以及配對後的超導庫珀對的運動行為(wei) 。”
“從(cong) 表麵看，我們(men) 與(yu) 傳(chuan) 統的方法用的都是門電壓調控，但背後的調控機製是全新的。”孫繼榮說，無論是半導體(ti) 晶體(ti) 管還是LaAlO3/SrTiO3，傳(chuan) 統方法都是通過改變電子濃度從(cong) 而實現對導電性能的調控，這裏需要有個(ge) 前提：電子濃度低。新的調控仍然以類似於(yu) 晶體(ti) 管的方式工作，但本質上打破了對於(yu) 電子濃度的限製。
這一發現為(wei) 人們(men) 探索低溫量子現象呈現了一個(ge) 嶄新視野，也為(wei) 超導器件的研發提供了新思路。
相關(guan) 論文信息：
https://doi.org/10.1126/science.abb3848
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