Observation de trois feuilles de surface de Fermi coexistantes dans Bi2223. ( a ) Structure cristalline du Bi2223. Il se compose de deux unités structurelles dans une cellule unitaire le long de l’axe c qui sont déplacées l’une par rapport à l’autre. Chaque unité structurelle contient trois plans CuO2 adjacents avec un plan intérieur (IP) et deux plans extérieurs (OP). (be) Cartographie de la surface de Fermi (b) et contours à énergie constante à des énergies de liaison de 10 (c), 20 (d) et 40meV (e) mesurées à 18 K. (f) Surface de Fermi de Bi2223 obtenue à partir des analyses du Fermi cartographies de surface dans (be) et structures de bandes associées. Trois feuilles de surface de Fermi sont observées, étiquetées \alpha (lignes vertes), \beta (lignes bleues) et \gamma (lignes rouges). Crédit : Luo et al.
Les supraconducteurs cuprates à haute température constituent une large classe de matériaux présentant des caractéristiques uniques. En raison de leurs propriétés distinctives, ces matériaux présentent les températures supraconductrices les plus élevées signalées à ce jour sous pression ambiante.
Des chercheurs de l’Académie chinoise des sciences et d’autres instituts en Chine ont récemment mené une étude visant à mieux comprendre les processus à l’origine des températures critiques élevées des supraconducteurs (Tc) observé dans les cuprates tricouches, une classe de matériaux à trois couches à base de composés contenant du cuivre. Leur article, publié dans Physique naturellea dévoilé l’origine électronique du high Tc présentés par ces matériaux à trois couches.
“Notre groupe tente depuis de nombreuses années de comprendre le mécanisme de supraconductivité à haute température dans les supraconducteurs cuprates”, a déclaré Xingjiang Zhou, l’un des chercheurs qui ont mené l’étude, à Phys.org.
“Des travaux antérieurs ont montré que la température critique (Tc) des supraconducteurs cuprates dépend sensiblement du nombre de CuO2 plans (n) dans une unité structurelle et il est maximisé pour les cuprates à trois couches (n = 3). Certains ont également constaté que les cuprates à trois couches présentent un diagramme de phase électronique différent du diagramme de phase habituel.
Des études antérieures ont montré que le Tc reste presque constant dans la région surdopée des cuprates tricouches, tandis que dans d’autres cuprates (c’est-à-dire les matériaux à base de cuivre avec moins de couches), le Tc diminue à mesure que le dopage de cette région augmente. L’objectif clé des travaux récents de Zhou et de ses collègues était d’identifier l’origine de ce T.c maximisation et sa persistance dans la région surdopée des cuprates à trois couches.
“Nous avons effectué des mesures de photoémission à résolution angulaire (ARPES) à haute résolution sur le supraconducteur cuprate à trois couches Bi2223”, a expliqué Zhou. “ARPES est une technique expérimentale puissante qui peut mesurer directement la bande d’énergie, la surface de Fermi et l’espace supraconducteur d’un supraconducteur. Le Bi2223 est un supraconducteur cuprate à trois couches typique qui peut être facilement clivé pour obtenir une surface lisse, ce qui est important pour les mesures ARPES.”
Dans leurs expériences, Zhou et ses collègues ont observé pour la toute première fois la division en trois couches de la surface de Fermi (c’est-à-dire trois feuilles de surface de Fermi) dans le cuprate tricouche Bi2223. Par la suite, l’équipe a mesuré les structures de bandes des matériaux, ce qui a conduit à l’observation d’un phénomène physique connu sous le nom d’hybridation des bandes de Bogoliubov.
“Nous avons déterminé l’espace supraconducteur sur les trois feuilles de surface de Fermi”, a déclaré Zhou. « Collectivement, ces résultats expérimentaux permettent de révéler le processus microscopique du saut et de l’appariement des électrons dans Bi2223. Ils permettent notamment de comprendre pourquoi Tc est élevé pour les cuprates à trois couches et pourquoi Tc ne change pas dans la région surdopée de Bi2223. »
Notamment, les résultats recueillis dans le cadre de ces travaux récents sont cohérents avec ce que l’on appelle l’image composite, une théorie introduite il y a vingt ans visant à rendre Tc encore plus haut. Par conséquent, ils soulignent la valeur de l’image composite pour guider la conception future et la recherche de nouveaux supraconducteurs avec des températures critiques supraconductrices de plus en plus élevées.
“Nous avons montré que le Bi2223 est un système idéal pour étudier les mécanismes de supraconductivité à haute température et la physique associée”, a ajouté Zhou. “Le CuO interne2 La couche est bien protégée des désordres, ce qui facilite l’étude de la structure électronique intrinsèque. Nous continuerons à travailler sur ce système en étudiant l’évolution du dopage de sa structure électronique et de sa lacune supraconductrice. »
Plus d’information:
Xiangyu Luo et al, Origine électronique de la température critique supraconductrice élevée dans les cuprates tricouches, Physique naturelle (2023). DOI : 10.1038/s41567-023-02206-0.
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Citation: Une étude révèle l’origine des températures critiques supraconductrices élevées dans les cuprates tricouches (1er novembre 2023) récupéré le 1er novembre 2023 sur
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