浙江大学物理学系研究员谢燕武、中国科学院物理研究所研究员孙继荣和周毅等研究发现，可用电压连续调控铝酸镧(LaAlO3)/钽酸钾(KTaO3)界面的导电性质——随着门电压的变化，呈现了从超导到绝缘体的连续转变。同时，研究团队还在这一界面观测到可被连续调控的量子金属态等许多新奇物理现象。相关研究成果近日发表于《科学》。
LaAlO3和KTaO3是两种绝缘体，但当它们组合在一起时，界面就能导电甚至出现超导现象。这种刚刚“问世”的界面超导引发了科学家强烈的兴趣。
调控是实验科学研究最重要的手段和内容。在这项研究中，研究团队发现了一种全新的调控机制，实现了LaAlO3/KTaO3导电性能的连续可调，器件随电压变化呈现了从超导到绝缘体的连续转变。
谢燕武介绍，导电电子在低温下两两配对，就会形成超导，目前已知的超导体系已经非常多，但能被电场调控的凤毛麟角。“我们的调控方法本质就是调控电子‘队形’的空间分布，让它们在更靠近或更远离界面的地方运动。”大量的电子在氧化物界面附近运动时，会受到晶格缺陷(也称为“无序”)的影响。
“就像开车时遇到障碍物。”谢燕武说。这种“无序”越贴近界面则分布越密集，越远离界面则越稀疏。基于这一认识，研究团队提出了改变电子空间分布的思路，“如果有更多的电子靠近界面，那么整体来看，它们遇到的‘障碍物’就变多了，这会显著影响电子以及配对后的超导库珀对的运动行为。”
“从表面看，我们与传统的方法用的都是门电压调控，但背后的调控机制是全新的。”孙继荣说，无论是半导体晶体管还是LaAlO3/SrTiO3，传统方法都是通过改变电子浓度从而实现对导电性能的调控，这里需要有个前提：电子浓度低。新的调控仍然以类似于晶体管的方式工作，但本质上打破了对于电子浓度的限制。
这一发现为人们探索低温量子现象呈现了一个崭新视野，也为超导器件的研发提供了新思路。
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