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最近，雙層鎳酸鹽La₃Ni₂O₇被發(fā)現(xiàn)是一種新型超導(dǎo)體，在高壓下轉(zhuǎn)變溫度T_c接近80 K。盡管研究者們進(jìn)行了大量的理論和實驗工作來了解其超導(dǎo)性質(zhì)，但極壓的要求限制了許多實驗探針的使用，并限制了其應(yīng)用潛力。

2024年12月19日，斯坦福材料與能源科學(xué)研究所Harold Y. Hwang教授、於逸駿博士、Eun Kyo Ko在國際頂級期刊Nature發(fā)表題為《Signatures of ambient pressure superconductivity in thin film La₃Ni₂O₇》的研究論文，Eun Kyo Ko、於逸駿博士為論文共同第一作者，Harold Y. Hwang教授、於逸駿博士、Eun Kyo Ko為論文共同通訊作者。

Harold Y. Hwang，斯坦福材料與能源科學(xué)研究所教授、所長。1993年獲麻省理工學(xué)院雙學(xué)士和碩士學(xué)位，1997年獲得普林斯頓大學(xué)博士學(xué)位。1996-2003年在貝爾實驗室任職，2003-2010年擔(dān)任東京大學(xué)副教授和教授，現(xiàn)任職于斯坦福材料與能源科學(xué)研究所。

Harold Y. Hwang教授的研究重點是量子材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)的原子級合成；界面和受限幾何結(jié)構(gòu)中電子結(jié)構(gòu)的控制；低維超導(dǎo)；以及基于氧化物界面和表面態(tài)的新型器件。

於逸駿，斯坦福材料與能源科學(xué)研究所博士后。2018年博士畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)，并留校從事博士后研究，導(dǎo)師：張遠(yuǎn)波教授?，F(xiàn)于斯坦福材料與能源科學(xué)研究所做博士后，導(dǎo)師：Harold Y. Hwang教授，主要研究方向為復(fù)合氧化膜。

在這里，作者展示了La₃Ni₂O₇薄膜在環(huán)境壓力下的超導(dǎo)特征，這是通過外延壓縮應(yīng)變的應(yīng)用來促進(jìn)的。

起始T_c大約在26 K到42 K之間變化，較高的T_c值與較小的面內(nèi)晶格常數(shù)相關(guān)。

作者觀察到薄膜內(nèi)其他Ruddlesden-Popper相的共存以及輸運行為與臭氧退火的依賴性，這表明觀察到的2 K左右的低零電阻T_c可歸因于堆垛缺陷、晶界和氧化學(xué)計量。

這一發(fā)現(xiàn)為研究者們在環(huán)境壓力下穩(wěn)定和研究雙層鎳酸鹽的超導(dǎo)性提供了許多機(jī)會，并促進(jìn)了對過渡金屬氧化物中不斷增長的高溫和非常規(guī)超導(dǎo)體的廣泛理解。

圖1：LNO₃₂₇薄膜的結(jié)構(gòu)和電氣性能

圖2：臭氧退火的作用

圖3：LNO₃₂₇的運輸性能

圖4：LNO₃₂₇薄膜的微觀結(jié)構(gòu)

圖5：T_c與晶格常數(shù)的關(guān)系

綜上，在這篇論文中，作者研究了在常壓下通過外延壓縮應(yīng)變實現(xiàn)的雙層鎳酸鹽La₃Ni₂O₇薄膜的超導(dǎo)性，發(fā)現(xiàn)其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度T_c在26K到42K之間變化，并且與晶格常數(shù)的大小有相關(guān)性。

該研究不僅在常壓下穩(wěn)定了雙層鎳酸鹽的超導(dǎo)性，還為研究過渡金屬氧化物中高溫和非常規(guī)超導(dǎo)體提供了新的機(jī)會，具有推動超導(dǎo)材料應(yīng)用和理解其物理機(jī)制的重要科學(xué)意義。未來有望應(yīng)用于新型超導(dǎo)材料開發(fā)、新型超導(dǎo)電子器件發(fā)展、基礎(chǔ)物理研究、電力輸送、磁懸浮交通等領(lǐng)域。

Ko, E.K., Yu, Y., Liu, Y.et al.?Signatures of ambient pressure superconductivity in thin film La₃Ni₂O₇.?Nature?(2024).

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