Надпровідний купол в електростатично допированном зонном діелектрику

У багатьох надпровідниках, включаючи купратные ВТНП, залежність критичної температури Tc від концентрації носіїв заряду n має куполоподібний вигляд – з максимумом при “оптимальною величиною n. У купратах для додавання носіїв у вихідний моттовский діелектрик використовується хімічна допування: неизовалентное заміщення деяких атомів та/або зміна вмісту кисню.

А ось для двовимірної надпровідності поверхонь та меж розділу зонних діелектриків (наприклад, LaAlO3/SrTiO3) досягти максимуму Tc за рахунок хімічного допування не вдається з-за виникаючих при цьому неоднорідностей або фазового розшарування. В роботі [1] японські фізики обрали інший шлях, застосувавши методику електростатичного допування: вони поміщали тонку лусочку MoS2 на підкладку Nb-SrTiO3 з шаром HfO2, а зверху наносили іонну рідину. При подачі на цю структуру електричного напруги утворювалися іони і носії заряду, які формували в MoS2 двовимірний електронний газ. При концентрації носіїв n2D = 6.8·1013 см-2 виникала надпровідність, причому із зростанням n2D критична температура збільшувалася, проходила через максимум (10.8 До при n2D = 1.2·1014 см-2), а потім знову зменшувалася, утворюючи на фазовій діаграмі купол (див. рис.).

Фазова діаграма MoS2. Наведено результати,
отримані при електростатичному, так і
при хімічному допуванні.

Розрахунки зонної структури показали, що щільність станів на рівні Фермі N(0) монотонно збільшується у всьому вивченому діапазоні n2D, тобто зменшення Tc у правій частині купола не пов’язано з зміною N(0). Пом’якшення фононних мод в околиці структурного фазового переходу тут теж ні при чому, оскільки цей перехід має місце при набагато більш високих n2D. Так що питання про фактори, що визначають куполоподібну концентраційну залежність Tc в допованих зонних діелектриках, залишається відкритим.

Л. Опенов

1. J. T. Ye et al., Science 338, 1193 (2012).

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *