南京大学课题组在LaFeO3/SrTiO3中实现界面超导
近日，南京大学现代工程与应用科学学院聂越峰教授课题组利用氧化物分子束外延（OMBE）技术制备高质量氧化物外延薄膜，成功在LaFeO3/SrTiO3界面观察到二维超导，为探索氧化物界面的丰富量子效应提供了一个新的材料体系。相关成果以“A Two-Dimensional Superconducting Electron Gas at LaFeO3/SrTiO3 interfaces“为题发表在《Nano Letters》期刊上（DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c05774）。
过渡金属氧化物界面中可呈现出与其块体截然不同的新颖的物理现象，比如LaAlO3/SrTiO3界面中存在二维超导电子气、铁磁以及超导铁磁共存等现象。其中，这类界面中的超导和铁磁的共存形式和机理仍有待进一步研究。
在本工作中，该课题组在LaFeO3/SrTiO3异质结界面获得界面超导，其超导转变温度（Tc）为333 mK，低温下的Berezinskii-Kosterlitz-Thouless（BKT）相变表明该超导的二维性质。通过在SrTiO3衬底施加背部栅压(Vg)，观测到界面超导转变温度呈现出穹顶状的Tc-Vg依赖性。此外，在超导温度区间还观察到磁阻迟滞行为，但与LaAlO3/SrTiO3的相关文献报道不同，在LaFeO3/SrTiO3中并未观察到存在明确的铁磁信号，为理解这种磁阻迟滞行为的机理提供了新的实验证据。
图1 LaFeO3/SrTiO3界面二维超导电性及其背栅调控
图2 LaFeO3/SrTiO3的磁阻迟滞行为
南京大学现代工程与应用科学学院博士生毛张文、中国科学技术大学博士生邱大为为该论文的共同第一作者，聂越峰教授和程光磊教授为论文的共同通讯作者。香港理工大学朱叶教授为该工作提供电镜支持。该工作得到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。
