De nouvelles recherches ont découvert des bandes supraconductrices unidimensionnelles à l’interface EuO/KTO(110), résultat de l’effet de proximité ferromagnétique. Cette découverte met en évidence l’influence significative du magnétisme sur les états supraconducteurs et fournit une plate-forme pour une exploration plus approfondie de la supraconductivité à haute température. Cette étude fait non seulement progresser notre compréhension de la relation complexe entre supraconductivité et magnétisme, mais met également en valeur les propriétés uniques des hétérostructures d'oxydes supraconducteurs.
Une équipe dirigée par Chen Xianhui et le professeur Xiang Ziji du Laboratoire clé CAS de physique de la matière quantique fortement couplée et du Département de physique de l'Université des sciences et technologies de Chine, a découvert un état supraconducteur unique caractérisé par des bandes supraconductrices unidimensionnelles. Cet état est induit par l'effet de proximité ferromagnétique dans une hétérostructure d'oxyde constituée de EuO ferromagnétique et de KTaO3 orienté (110) (KTO). Leurs conclusions ont été publiées dans Physique naturelle.
La communauté universitaire s’accorde sur le fait que l’émergence d’appariements supraconducteurs non conventionnels est étroitement liée au magnétisme, en particulier dans les oxydes de cuivre et les supraconducteurs à haute température à base de fer. Les fluctuations magnétiques sont considérées comme essentielles à la genèse de la supraconductivité à haute température, où l'interaction entre supraconductivité et magnétisme donne naissance à des états supraconducteurs présentant une modulation spatiale unique. Les hétérostructures d'oxydes supraconducteurs englobant des unités structurelles magnétiques apparaissent comme une plate-forme optimale pour étudier de tels états supraconducteurs.
S'appuyant sur leurs réalisations antérieures, l'équipe de recherche a approfondi la supraconductivité de ce système et sa relation avec l'effet de proximité ferromagnétique, en ajustant méticuleusement la concentration de porteurs du gaz électronique bidimensionnel résidant à l'interface. Ils ont découvert une intrigante anisotropie dans le plan de la supraconductivité parmi les échantillons présentant de faibles concentrations de porteurs, qui a néanmoins disparu dans les échantillons présentant des concentrations de porteurs plus élevées.
Observations de bandes supraconductrices unidimensionnelles
La température de transition de supraconductivité liée à la direction du courant à l’interface de l’hétérojonction est provoquée par la formation de bandes supraconductrices unidimensionnelles dues à la réduction de la dimension de supraconductivité. Pendant ce temps, l'effet Hall anormal et le comportement d'hystérésis de magnétorésistance indiquent que le couplage entre les électrons de conduction interfaciale et le ferromagnétisme est affecté par le remplissage de bande. L'hybridation des orbitales atomiques Eu et Ta dans une plage d'énergie spécifique conduit à une division du spin des bandes, ce qui est cohérent avec les résultats expérimentaux. Par conséquent, il est confirmé que l’émergence de bandes supraconductrices unidimensionnelles dans l’hétérojonction EuO/KTO (110) est causée par l’effet de couplage entre supraconductivité et magnétisme.
Cette étude révèle l'existence d'une phase de bande supraconductrice à l'interface EuO/KTO(110), induite par l'effet de proximité ferromagnétique. Il présente la première preuve expérimentale sans ambiguïté d’états supraconducteurs exotiques émergeant du couplage complexe entre supraconductivité et magnétisme aux interfaces des oxydes.
