研究人员培育高质量超导体发现抗磁场能力

研究人员展示了利用最近发现的钽酸钾(KTaO3)超导材料生长高质量薄膜的能力。研究人员还发现，即使暴露在极高的磁场中，该材料仍能保持其超导特性。

超导体是一种可以在没有任何电阻的情况下传导电力的材料，这意味着能量不会以热量的形式耗散。超导材料有望制造各种更高效的技术，例如更快的计算机组件和更节能的功率设备。然而，该领域面临着重大挑战。例如，许多超导材料在暴露于磁场时会失去超导性，这限制了它们的潜在应用。

“我们在这里的工作很重要，因为我们不仅展示了如何制造高质量的KTaO3，而且还表明该材料能够承受强大的磁场而不失去其所需的性能，”三篇论文的通讯作者KavehAhadi说。有关这项工作的论文和北卡罗来纳州立大学材料科学与工程助理教授。

“具体来说，我们发现KTaO3即使暴露在高达25特斯拉的磁场中也能保持超导性。这项基础工作是开发该材料任何潜在应用的必要步骤。”

研究人员能够使用一种称为分子束外延的技术“生长”KTaO3，该技术通过在原子级上将分子薄层彼此叠加，有效地在基板上创建二维(2D)材料薄膜。精确。所得薄膜具有极高的质量，这意味着材料的分子结构几乎没有缺陷。

“这些高质量薄膜是研究该材料系统固有特性的理想平台，”阿哈迪说。

一项此类表征研究表明，KTaO3薄膜在暴露于高达25特斯拉的磁场时仍保持超导性。考虑到这一点，美国唯一能够产生25特斯拉磁场的地方是国家高磁场实验室，阿哈迪和他的合作者在这里测试了这种材料。

“研究界仍处于了解KTaO3超导性的早期阶段，更不用说确定该材料的应用了，”Ahadi说。“我们在这里的工作不仅确定了它与其他二维超导体区别开来的一个有吸引力的品质，而且还为我们如何创建KTaO3薄膜提供了蓝图，该薄膜非常适合进行了解该材料系统固有特性所需的研究。”

该研究包含在三篇期刊文章中。最近，论文“EnhancedCriticalFieldofSuperconductivityatanOxideInterface”于7月27日发表在NanoLetters上。该论文的共同第一作者是北卡罗来纳州立大学博士后研究员AthbyAl-Tawhid;和塞缪尔·波奇博士北卡罗来纳州立大学的学生。

第二篇表征文章“KTaO3(111)界面的各向异性超导”于今年早些时候发表在《科学进展》上。期刊文章“KTaO3的分子束外延”介绍了使用分子束外延生长KTaO3的能力，该文章于今年早些时候发表在《真空科学与技术杂志》A上。