Новости

Aug 22, 2023

Исследователи наблюдают повсеместный эффект сверхпроводящего диода в тонких сверхпроводящих пленках

Статья от 3 августа 2023 г. Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, обеспечив при этом содержание

Особенность от 3 августа 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Ингрид Фаделли, Phys.org

Так называемый эффект сверхпроводящего (SC) диода в последнее время привлек значительное внимание научного сообщества в области физики из-за его потенциальной ценности для разработки новых технологий. Этот эффект является ключевым примером невзаимной сверхпроводимости, поскольку материалы, содержащие его, по существу являются сверхпроводящими в одном направлении тока и резистивными в другом.

Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) в сотрудничестве с IBM Research Europe и другими институтами по всему миру недавно наблюдали этот интересный эффект в тонких пленках сверхпроводниковых материалов. Их результаты, представленные в Physical Review Letters, могут позволить создавать новые электронные компоненты, например, более эффективные диоды (то есть устройства, которые позволяют электрическому току течь в определенном направлении).

«Наше открытие эффекта SC-диода было в некотором смысле случайным, но в то же время и удивительным», — рассказал Phys.org Джагадиш Мудера, один из исследователей, проводивших исследование. «Мы изучали (и до сих пор изучаем) неуловимые майорановские связанные состояния, также известные как майорановские фермионы, которые появляются на поверхности сверхпроводящего золота, используя аналогичную тонкую пленочную структуру. Мы пошли в обход для «быстрого» поиска этого явления ( эффект сверхпроводящего диода), который внезапно привлек к себе всеобщее внимание, и с 2020 года появилось несколько новых отчетов по этой теме».

Всего через несколько дней после того, как Мудера и его коллеги начали исследовать эффект SC-диода, они успешно наблюдали его в тонких сверхпроводящих пленках. Первоначально они специально пытались наблюдать эффект в заведомо благоприятных условиях, а именно, когда сверхпроводники подвергались воздействию спин-орбитальных и обменных полей. Однако вскоре они поняли, что этот эффект повсеместно распространен в сверхпроводящих слоях, а это означает, что он происходит в любом случае, даже без этих полей.

«Оказалось, что рекордное поведение диода в сверхпроводнике можно реализовать с помощью простой скульптуры его краев и, таким образом, сформировать основу для будущего легкого масштабирования эффективной сверхпроводниковой памяти, переключателей, логики и т. д., технологии устройств», — объяснил Мудера. «Примечательно отметить, что два старшеклассника, которые летом проводили исследования в Массачусетском технологическом институте, а именно Амит Верамбалли и Урания Глезаку-Эберт, сыграли важную роль в этом исследовании. исследовать, непредвзято!»

Сверхпроводники — это материалы, которые становятся сверхпроводящими (т. е. могут проводить постоянный ток без потери энергии) при охлаждении до достаточно низких температур. Другими словами, в этих материалах протекает бездиссипационный электрический ток, который течет через них с нулевым сопротивлением до максимального значения, известного как критический ток.

Когда возникает эффект SC-диода, этот критический ток становится различным в зависимости от его направления (т. е. от того, течет ли он вперед или назад внутри материала). Основной целью исследования исследователей было исследование этого эффекта в тонких слоях сверхпроводящих материалов.

«Мы изготовили высококачественные SC-пленки с ферромагнитным полупроводниковым слоем поверх них, и измерение характеристик транспортного тока выявило огромный эффект SC-диода без необходимости приложения магнитного поля», — объяснили Акашдип Камра и Ясен Хоу. «Мы поняли, что решающую роль в этом диодном эффекте играют мелкие геометрические детали сторон наших полосок пленки с литографическим рисунком. Поэтому мы синтезировали даже просто SC-пленку и ввели неоднородность на одной из сторон, создав дополнительную асимметрию, чтобы усилить эффект SC-диода».