Учёные приблизились к пониманию сверхпроводимости в никелатах

Группа физиков из Нанкинского университета под руководством профессора Юэфэна Ни построила полную фазовую диаграмму двухслойного никелата La₃Ni₂O₇ и обнаружила в ней характерную куполообразную область сверхпроводимости. Результаты исследования опубликованы в марте 2026 года.

Тонкие плёнки материала выращивались методом реактивной молекулярно-лучевой эпитаксии (MBE) послойно, с точностью до одного атома. Подложки подбирались таким образом, чтобы создавать контролируемое механическое сжатие кристаллической решётки — так называемую деформационную инженерию. Концентрацию носителей заряда регулировали двумя способами: частичным замещением атомов лантана атомами стронция и вакуумным отжигом на месте, формирующим кислородные вакансии.

Для каждого варианта состава измерялся коэффициент Холла — параметр, указывающий на тип преобладающих носителей заряда. Сверхпроводимость достигала максимума в точке, где коэффициент Холла менял знак, то есть там, где доминирующие носители переключались с дырок на электроны. Это поведение совпадает с картиной, наблюдаемой в купратах, легированных электронами.

La₃Ni₂O₇ относится к семейству никелатов — соединений никеля и кислорода со слоистой кристаллической структурой, структурно близких к купратам. Сверхпроводимость в объёмных образцах этого материала ранее была зафиксирована только при высоком давлении. Полученная фазовая диаграмма указывает, что сверхпроводимость в тонких плёнках связана с перестройкой поверхности Ферми — границы энергетических состояний электронов в кристалле.

Следующий этап исследования предполагает применение фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением (ARPES) для прямого наблюдения за изменениями электронной структуры при смене типа носителей заряда.