激光激活超导性在芯片上的应用前景
发布时间：2023-11-15 09:37:54 阅读数： 8
本文探讨了通过激光束激活超导性的能力，并介绍了马克斯普朗克结构与动力学研究所（MPSD）研究人员如何将这一能力整合到芯片上，为光电应用铺平了道路。他们在《自然通讯》上发表的研究还显示，光激发的K3C60样品具有非线性电响应，即样品的电阻依赖于施加的电流。测量装置，其中中红外线和可见光光束聚焦到光电设备上。
插图：发射、传输和检测皮秒电流脉冲的设备图像。图片来源：MPSD Eryin Wang
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超导性的激光激活与光电应用
MPSD的研究人员已经证实，可以通过激光束激活超导性，并且这一能力可以被整合到芯片上，这为光电应用开辟了新的可能性。他们的研究进一步表明，光激发的K3C60样品表现出非线性电响应，这是超导性的一个基本方面，为K3C60薄膜的物理提供了新的洞察。
K3C60薄膜的物理洞察
这项研究为K3C60薄膜的超导性物理提供了重要的新理解，并支持了一些早期的发现。MPSD的主要研究领域是利用光学手段改变材料性质，以实现高温超导性。
高温超导性的光学调控研究
迄今为止，这种方法在几种量子材料中显示出了潜力，包括铜氧化物、k-(ET)2-X和K3C60。这些材料中光诱导态的研究已经显示出了电学一致性的增强和电阻的消失。
皮秒传输测量领域的探索
这项研究的目标是探索使用片上非线性THz光谱学的皮秒传输测量领域。研究人员使用共面波导将K3C60薄膜与光导开关连接起来，并通过材料传输了一个仅持续一皮秒的强大电流脉冲，使用可见激光束激活开关。
光激发状态下的超导特性证据
电流脉冲以接近光速的一半通过固体，然后到达第二个开关，该开关作为探测器揭示了超导性的独特电学特征。K3C60薄膜同时暴露于中红外光下，研究人员能够观察到光激发材料的非线性电流变化。
激光技术平台的开发与应用
由于MPSD内部创建了片上设置，因此该研究所在进行皮秒级测量方面处于独特地位。他们开发了一个技术平台，非常适合探测非平衡状态下的非线性传输现象，如非线性和异常霍尔效应、安德列夫反射等。
非平衡超导性在光电平台的整合
此外，基于这一效应的新技术可能会由非平衡超导性在光电平台的整合而产生。
MPSD的科学技术发展
这项工作强调了在德国汉堡CFEL的MPSD内部，科学技术的发展，以及新的实验方法不断被开发以实现新的科学理解。他们已经研究了近十年的超快电传输方法，现在能够研究非平衡材料中的许多新现象，并有潜力在技术上带来持久的变化。
参考资料
Wang, E., et al. (2023) Superconducting nonlinear transport in optically driven high-temperature K3C60. Nature Communications. doi:10.1038/s41467-023-42989-7