Научные исследования и технические разработки
по физике. Новости, факты, люди, интервью. Теория и практика.
Каталог статей. Каталог ссылок. Форум. Научно-технические разработки.
Документация, библиотека.
Палата мер и весов. Работа
для физиков. Юмор, сатира, лирика.
Сверхпроводящий купол в электростатически допированном зонном диэлектрике
Во многих сверхпроводниках, включая купратные ВТСП, зависимость критической температуры Tc от концентрации носителей заряда n имеет куполообразный вид – с максимумом при “оптимальной” величине n. В купратах для добавления носителей в исходный моттовский диэлектрик используется химическое допирование: неизовалентное замещение некоторых атомов и/или изменение содержания кислорода.
А вот для двумерной сверхпроводимости поверхностей и границ раздела зонных диэлектриков (например, LaAlO3/SrTiO3) достигнуть максимума Tc за счет химического допирования не удается из-за возникающих при этом неоднородностей или фазового расслоения. В работе [1] японские физики избрали другой путь, применив методику электростатического допирования: они помещали тонкую чешуйку MoS2 на подложку Nb-SrTiO3 со слоем HfO2, а сверху наносили ионную жидкость. При подаче на эту структуру электрического напряжения образовывались ионы и носители заряда, которые формировали в MoS2 двумерный электронный газ. При концентрации носителей n2D = 6.8·1013 см-2 возникала сверхпроводимость, причем с ростом n2D критическая температура увеличивалась, проходила через максимум (10.8 К при n2D = 1.2·1014 см-2), а затем вновь уменьшалась, образуя на фазовой диаграмме купол (см. рис.).
Фазовая диаграмма MoS2. Приведены результаты,
полученные как при электростатическом, так и
при химическом допировании.
Расчеты зонной структуры показали, что плотность состояний на уровне Ферми N(0) монотонно увеличивается во всем изученном диапазоне n2D, то есть уменьшение Tc в правой части купола не связано с изменением N(0). Смягчение фононных мод в окрестности структурного фазового перехода здесь тоже не при чем, поскольку этот переход имеет место при гораздо более высоких n2D. Так что вопрос о факторах, определяющих куполообразную концентрационную зависимость Tc в допированных зонных диэлектриках, остается открытым.
