Новости

8 декабря, 2022 14:11

Интерфейс со своим критическим током

Ученые Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ с коллегами обнаружили, что в многообещающей для новой электроники системе BiSbTe2Se с ниобиевыми контактами возникает еще один сверхпроводящий участок со своим критическим током. Сделанное открытие, с одной стороны, накладывает ограничения, а с другой — проясняет структуру интерфейса в устройствах данного типа. Результаты работы, поддержанной грантом РНФ, опубликованы в журнале Advanced Functional Materials.
Сотрудники Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ бакалавр Ян Бабич и аспирант Андрей Кудряшов, а также директор центра Василий Столяров в перерыве между экспериментами. Источник: Пресс-служба МФТИ

Одно из самых многообещающих направлений исследований сегодня — это поиск новой элементной базы для сверхпроводящей электроники. В Центре перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ занимаются изучением функциональных материалов как рабочих элементов подобных электронных устройств. 

Рассказывает Василий Столяров, директор Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ: «При исследовании системы на основе топологического изолятора BiSbTe2Se и сверхпроводящего ниобия мы обнаружили интересный эффект, который ранее наблюдался в похожих системах, однако до нас его никто не мог объяснить».

«Мы исследовали электрические свойства нашего девайса и заметили особенность, — поясняет Андрей Кудряшов, аспирант и сотрудник центра, первый автор исследования. — Обычно в таких системах должен наблюдаться только один критический ток. Однако мы обнаружили, что вольт-амперная характеристика имеет две ступеньки, а не одну, как можно было бы ожидать. В ходе исследования была проанализирована зависимость этих критических токов от температуры и магнитного поля. Мы предположили наличие собственной сверхпроводимости на границе двух материалов и построили теоретическую модель на основе этого предположения, которая отлично объяснила наши данные».

При изготовлении исследуемого девайса кристалл BiSbTe2Se (состоящий из висмута, сурьмы, теллура и селена) сначала подвергают плазменной очистке, что является необходимым этапом, а затем напыляют сверхпроводящий ниобий. И, как выяснили ученые, травление поверхности кристалла плазмой приводит к появлению прослойки, в которой может образовываться собственная сверхпроводимость интерфейса, отвечающая за второй критический ток.

«Мы решили подтвердить нашу гипотезу и сделали просвечивающую электронную микроскопию интерфейса “сверхпроводник / топологический изолятор”, — добавляет Василий Столяров. — В результате мы исследовали, как выглядит контакт между материалами на атомном уровне, и обнаружили, что на линии соприкосновения образуется слой с отличной от изначального структурой. Оказалось, что такой слой является сверхпроводящим».

Проведенное исследование показывает, что интерфейс между топологическим изолятором и напыленным сверхпроводником имеет сложную структуру, что может сильно влиять на физику создаваемых девайсов. Полученный эффект необходимо учитывать при изготовлении и изучении данных структур.

Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ и РНФ (проект 21-72-00140).

20 мая, 2024
Препарат для персонализированной терапии опухолевых заболеваний создали ученые ННГУ
Ученым ННГУ им. Н. И. Лобачевского удалось соединить внутри одного препарата несколько действующих...
20 мая, 2024
Соли уксусной кислоты упростят добычу тяжелой нефти
Ученые выяснили, что ацетаты — соли уксусной кислоты с переходными металлами — в комбинации с парово...