Сверхпроводимость тонких пленок оксида титана

Теперь исследователи из Tokyo Tech сообщили о сверхпроводимости в двух типах высших оксидов титана, приготовленных в виде ультратонких пленок. При толщине около 120 нанометров эти материалы проявляют свойства, которые только начинают изучаться.

«Нам удалось вырастить тонкие пленки Ti4O7 и γ-Ti3O5 впервые ", — говорит Кохей Йошимацу, ведущий автор статьи, опубликованной в Scientific Reports.
До сих пор эти два материала изучались только в объемном виде, в котором они ведут себя как изоляторы — в противоположность проводникам. Поэтому образование электропроводящих тонких пленок рассматривается как большой шаг вперед для фундаментальной физики.

Исследователи обнаружили, что температура сверхпроводящего перехода достигала 3.0 К для Ti4O7 и 7.1 К для γ-Ti3O5. Достижение 7.1 К даже в простых оксидах металлов — это «потрясающий результат», — говорит Ёсимацу, поскольку «он представляет собой один из самых высоких значений среди этих оксидов."

Тонкие пленки являются эпитаксиальными, что означает, что они имеют хорошо выровненную кристаллическую структуру. «Их чрезвычайно трудно выращивать», — говорит Ёсимацу. «В нашем исследовании вместо использования обычного TiO2 в качестве исходного материала мы решили начать с немного более восстановленного Ti2O3."Затем, при точно контролируемых атмосферных условиях, Ti4O7 и γ-Пленки Ti3O5 выращивались слой за слоем на сапфировых подложках в процессе, называемом импульсным лазерным осаждением.
Чтобы проверить кристаллическую структуру пленок, команда сотрудничала с исследователями из Национального института материаловедения (NIMS), которые использовали методы определения характеристик, такие как дифракция рентгеновских лучей (XRD) с использованием синхротронного излучения на SPring-8, одном из крупнейших в мире. подобные объекты расположены в префектуре Хёго на западе Японии.
Пока никто точно не знает, как возникает сверхпроводимость в этих оксидах титана. Считается, что нерегулярное (или так называемое нестехиометрическое) расположение атомов кислорода играет важную роль.

Такое расположение приводит к появлению кислородных вакансий1, которые нестабильны в объемной форме. Создавая достаточно проводящих электронов, кислородные вакансии могут способствовать возникновению сверхпроводимости.
Ёсимацу говорит, что потребуется дополнительная работа для изучения основных механизмов.

Поскольку оксиды титана являются дешевыми и относительно простыми соединениями, состоящими всего из двух видов элементов, он добавляет, что они привлекательны для дальнейших исследований.
Кроме того, он говорит, что это исследование может способствовать развитию джозефсоновских переходов2, которые в будущем можно будет использовать для создания новых типов электронных схем и, в конечном итоге, более быстрых компьютеров.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *