Questo sito contribuisce alla audience di

Misure elettriche di trasporto su superreticoli superconduttori

G. Balestrino, S. Lavanga, S. Martellucci P. G. Medaglia, P. Orgiani, G. Pasquini, A. Paoletti, G. Petrocelli, A. Tebano (INFM - Unità di Roma "Tor Vergata")

I superreticoli sono strutture cristalline non esistenti in natura. Possono essere realizzati solo in forma di film sottili e possiedono proprietà fisiche nuove ed assai interessanti dal punto di vista applicativo. Il superreticolo è un reticolo cristallino avente sovrapposta all’ordinaria periodicità un’altra periodicità, maggiore della prima, superimposta in maniera artificiale

width="269" height="358">

Il primo passo per crescere film sottili di strutture artificiali di materiali cuprati è la cosiddetta struttura Infinite Layer (IL): A-CuO2. Essa consiste in un’infinita ripetizione di piani CuO2 intervallati da un catione di terre alcaline A (Ba, Ca nel nostro caso). La struttura IL è la più semplice che contenga i piani CuO2, considerati parte essenziale del meccanismo della superconduttività ad alta temperatura critica. La fase IL è termodinamicamente instabile e può essere cresciuta tramite reazione a stato solido mediante sintesi ad alta pressione.

Tuttavia la crescita epitassiale, tramite tecniche di deposizione strato per strato, come nel caso della PLD, è permessa dalla stabilizzazione pseudomorfica indotta dal substrato. I composti IL hanno carica ben compensata, e perciò non sono superconduttori, piuttosto hanno un comportamento semiconduttivo. Invece i superreticoli, ottenuti depositando alternativamente in sequenza due IL di differente composizione chimica, BaCuO2 e CaCuO2 nel nostro caso, hanno proprietà del tutto diverse. I superreticoli cresciuti e studiati nel nostro gruppo sono del tipo [(BaCuO2) 2/(CaCuO2)n] detti CBCCO-2 x n. Possiedono n+1 piani conduttori CuO2 per supercella unitaria e vengono depositati su SrTiO3 (001) tramite tecnica di fotodeposizione laser PLD.

I film, aventi spessore massimo di 500 Å, sono superconduttori con temperatura critica Tc fino a 80 K. Essi vengono cresciuti a temperatura e pressione di O2 più alte rispetto alle condizioni favorevoli alla crescita dei due IL separati. Questo risultato suggerisce che quando un blocco relativamente sottile di (BaCuO2)2 è inserito in sequenza con un blocco (CaCuO2)n, esso possa accomodare, rispetto alla struttura ideale di un IL, ioni ossigeno in eccesso, comportandosi così come un blocco di riserva di carica (CR) per il secondo costituente del superreticolo, il blocco conduttore (CaCuO2)n. In questo caso ci si aspetta un sistema con cariche non compensate, e quindi la superconduttività. Aumentando il numero di strati di CaCuO2 presenti nel blocco conduttore IL, aumentando perciò il valore di n, è possibile decrescere il numero di portatori di carica (lacune) per piano conduttore, modificando le proprietà superconduttive del superreticolo, fino a raggiungere lo stato semiconduttore per n=14-15.

Grazie alla tecnica di deposizione strato per strato PLD è dunque possibile costruire strutture cristalline artificiali con alto grado di complessità ed innovazione.

width="250" height="193">


Transizioni resistive di superreticoli CBCCO - 2 x n al variare di n

width="250" height="193">


Temperatura critica di superreticoli superconduttori CBCCO al variare del numero di piani CuO2 presenti nel blocco conduttore.

Ultimi interventi

Vedi tutti