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运输属性

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在没有超导率的情况下电子配对

14 May 2015
配对:单电子晶体管

美国物理学家团队第一次看到没有超导的电子配对。确认在1969中进行的预测,使用单电子晶体管在钛酸锶中发现电子对。观察可以为超导性的性质提供有用的见解,也许甚至可以帮助设计新的高温超导体。

在传统的超导体中,具有相对旋转的电子聚集在一起以形成通过原子晶格而不散射的基础对。发生这种相互作用,因为一个电子从晶格中的正离子中拉出,而且反过来吸引下一个电子。然后,这些对彼此相互作用以形成凝结物,各个电子不能容易地散射。然而,为了工作,电子必须相对靠近。这不是钛酸锶中的情况,其具有非常低的电子密度,尚未在临界温度以下的温度下的超导体(TC约300 mK.

无法解释的机制

1969年,马萨诸塞州的NASA电子研究中心的大卫老鹰队计算了具有未指明物理机制的假设材料的性质,导致电子搭配,但不形成冷凝物。他发现,如果这样的材料冷却在临界温度以下,则这些对可以形成冷凝物,并且材料将成为超导体。从那以后,这仍然不受观察,但是该机制已被建议作为对高温铜替代超导体的某些不明原因性性质的可能解释。

Now, 杰里米征税 宾夕法尼亚州匹兹堡大学和匹兹堡量子研究所和同事们已经看到了在高于高温下的电子配对的第一证据 TC。为此,团队在钛酸锶锶和铝酸盐层之间制造单电子晶体管。这是使用原子力显微镜进行的,以产生由量子点分离的纳米级源,漏极和栅电极。

通过改变栅极上的电压,研究人员可以逐一地添加和移除电子点和从量子点。它们测量了如何在施加到栅极的电压变化的源极和漏极之间的电导。当点中的电子密度足够高并且电场非常低时,系统有效地表现为超导体。然而,当密度降低时,该团队观察到一系列重复峰值和电导率下的浸入电极作为电子,并且通过单电子晶体管预期。

关键的证据

当研究人员应用磁场时,关键的证据来自。在大约3的字段 T,每个峰值在晶体管的电导中分成两个紧密间隔的峰。这表明电子没有进入并逐个离开晶体管,而是两个乘两个。这证明,即使系统不是超导,电子仍然配对。

研究人员现在想调查使电子对的物理机制。获得对此相对简单的系统的良好理解可以进一步对一些更复杂的材料来理解超导性。 Levy认为,这种知识可以帮助物理学家寻找超导体的材料,一直到室温– which is about 160°暖和最高的人 TC 今天。

更清晰

大卫老鹰很高兴看到这项研究。他指出,他在澳大利亚的应用物理塞尔罗分区的一部分是在20世纪80年代掺杂含有锆的批量锶锶锶锶锶锶锶的证据。“这种情况可能比我的更清晰”.

克里斯托弗·贝尔 布里斯托尔大学赞扬征税及其实验实力的同事:“该系统非常复杂。杰里米 ’S光刻技术很难,它们’不得不非常努力地努力工作。” 堪兰Behnia. 在巴黎的EPSCI也对结果印象深刻,而是提出了关于他们的解释的谨慎。“该实验表明电子成对移动,” he explains. “这些库珀对吗?我认为这还尚未证明。”

该研究发表在 自然.

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