Сверхпроводимость можно «включать» и «выключать»

Группа ученых из Швейцарии, Франции и Германии сконструировала сверхпроводник, состояние которого можно переключать с помощью электрического поля. Такой материал может быть использован для изготовления электронных устройств без сопротивления, которые будут работать быстрее и эффективнее современных транзисторов.

Большинство электронных устройств являются структурами, содержащими разделяющий слой между двумя относительно простыми материалами, такими как кремний, некоторый металл и оксид кремния, который служит изолятором. Однако некоторые ученые стремятся использовать более сложные оксиды с такими свойствами, как сверхпроводимость, ферромагнетизм и сегнетоэлектричество, что может помочь разработать более эффективные устройства.

Группа ученых, возглавляемая Андреа Кавилья (Andrea Caviglia), показала, что граница раздела (интерфейс) между двумя сложными изолирующими оксидами – лантана алюмината (LaAlO₃) и стронция титаната (SrTiO₃) – потенциально может обладать полезными электронными состояниями, которые являются чувствительными к внешним возмущениям, таким как электрическое поле.

Их работа основывалась на выполненных ранее экспериментах, которые показали, что при выращивании слоев атомарной толщины на поверхностях изоляторов между ними образуется тонкий сверхпроводящий слой.

Команда применила те же принципы, которые используются в полевых КМОП-транзисторах для изменения свойств транспорта этого сверхпроводящего слоя. В полевых КМОП-транзисторах изменение сопротивления полупроводниковых каналов осуществляется с помощью приложения напряжения к затвору. Ученые заявили, что они могут переключать интерфейс из сверхпроводящего состояния в состояние изолятора точно таким же способом.

Хотя сегодня создание коммерческих приложений еще невозможно, поскольку для работы устройства требуются очень низкие температуры, аналогичный эффект может быть реализован на других материалах, например на ферромагнетиках.

Ученые надеются достичь успеха в области наноэлектроники и разработать устройство, в котором сверхпроводимость будет динамически переключаться с помощью электрического поля.