Японські фізики знайшли спосіб перевести вже відомий матеріал KTaО3у надпровідний стан.
Зазвичай завдання перетворення напівпровідників і діелектриків у метали або надпровідники вирішують хімічним легуванням - заміною атомів одного з елементів вихідної сполуки іншими атомами з метою збільшення концентрації вільних носіїв заряду n. Хімічні методи далеко не завжди дають змогу досягти потрібної n.
Іноді в експериментах застосовують електростатичне легування, що також дає можливість підвищити концентрацію носіїв. Наприклад, в 2008 році об'єднана група вчених зі Швейцарії, Франції й Німеччини показала, що надпровідність межі розділу двох діелектриків (LaAlO3/SrTiO3) у структурі звичайного польового транзистора легко "контролюється" за допомогою електричного поля. Обмеження на n тут задається напруженістю поля (~106 В/см), при якій відбувається пробій діелектрика.
Більш високі значення напруженості досяжні в схемі, яку називають транзистором з подвійним електричним шаром (electric double-layer transistror, EDLT). Цей пристрій багато в чому нагадує польовий транзистор, але роль затворного діелектрика в ньому приділяється рідкому електроліту. Коли в рідину поміщають підготовлений зразок, іони з електроліту збираються біля поверхні напівпровідникового каналу й утворюють подвійний електричний шар, що діє подібно конденсатору на межі розділу твердої й рідкої фаз. У такій конфігурації фізики, які виконували досліди з діелектриком SrTiО3, зуміли збільшити концентрацію носіїв до ~1014 см-2 і зареєстрували надпровідний стан SrTiО3 при Т = 0,4 К.
KTaО3 дуже схожий на SrTiО3: матеріали мають структуру перовскиту й аналогічні зонні структури. При температурі в ~10 К у схемі звичайного польового транзистора KTaО3 можна перевести в металевий стан, але зробити його надпровідником ще нікому не вдавалося, хоча температуру пробували опускати навіть до 10 мК.
Виготовлені вченими з використанням монокристаллов KTaО3 зразки EDLT у нормальних умовах демонстрували відмінні транзисторні характеристики, а концентрація носіїв, досягнута при охолодженні, приблизно на порядок перевищувала величину, якою обмежено можливості хімічного легування. Коли температура опустилася до 70 мК, учені позначили зменшення шарового опору, і через якийсь час, при 35 мК, воно стало нульовим. Як і будь-який інший надпровідник, KTaО3 виходив зі стану з відсутнім опором, якщо експериментатори прикладали магнітне поле (у нашому випадку його напруженість мала перевищувати 5 Е).
Імовірно, із застосуванням такої експериментальної методики буде відкрито ще кілька надпровідних матеріалів.
Зазначимо, що зараз для Японії важливо забезпечити себе безпечною електроенергією. Тому на всіх нових будівлях у країні будуть встановлені сонячні батареї. Японія розраховує до 2030 року отримувати 10% електроенергії від сонячного світла.
Хто ми такі: Про нас та Контакти. Як ми пишемо новини та наші принципи: Редакційний кодекс. Ми старались, якщо вам сподобалось – задонатьте.
Якщо Ви помітили орфографічну помилку, напишіть нам.