研究在芯片上实现光致超导

德国汉堡马克斯·普朗克物质结构与动力学研究所(MPSD)的研究人员表明，先前展示的用激光束开启超导性的能力可以集成在芯片上，从而开辟了一条通往光致超导的道路。电子应用。

他们的工作现已发表在《自然通讯》上，还表明光激发K3C60的电响应不是线性的，也就是说，样品的电阻取决于所施加的电流。这是超导性的一个关键特征，验证了之前的一些观察结果，并为K3C60薄膜的物理学提供了新的信息和观点。

对材料进行光学操纵以在高温下产生超导性是MPSD的一个重点研究重点。到目前为止，该策略已在多种量子材料中证明是成功的，包括铜酸盐、k-(ET)2-X和K3C60。在之前对这些材料的光驱动态的研究中已经观察到增强的电相干性和消失电阻。

在这项研究中，来自Cavalleri小组的研究人员部署了片上非线性太赫兹光谱学，以开辟皮秒传输测量的领域(皮秒是万亿分之一秒)。他们将K3C60薄膜连接到具有共面波导的光电开关。

他们使用可见激光脉冲触发开关，向材料发送仅持续一皮秒的强电流脉冲。在以大约一半光速穿过固体后，电流脉冲到达另一个开关，该开关充当探测器以揭示重要信息，例如超导的特征电信号。

通过同时将K3C60薄膜暴露在中红外光下，研究人员能够观察光激发材料中的非线性电流变化。这种所谓的临界电流行为和迈斯纳效应是超导体的两个关键特征。然而，到目前为止，这两种方法都没有被测量过——这使得激发固体中临界电流行为的演示特别重要。此外，研究小组发现K3C60的光学驱动状态类似于所谓的粒状超导体，由弱连接的超导岛组成。

MPSD具有独特的优势，可以在皮秒级进行此类测量，其片上设置是内部设计和构建的。“我们开发了一个技术平台，非常适合探测偏离平衡的非线性输运现象，例如非线性和反常霍尔效应、安德烈夫反射等，”主要作者、卡瓦列里小组的科学家EryinWang说。。此外，将非平衡超导集成到光电平台中可能会产生基于这种效应的新器件。

该研究小组的创始人和现任领导者AndreaCavalleri补充道：“这项工作强调了汉堡MPSD内的科学和技术发展，新的实验方法正在不断开发，以实现新的科学理解。我们一直致力于超快电传输方法已经研究了近十年，现在能够研究非平衡材料中的许多新现象，并有可能引入持久的技术变革。”