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Laboratoire de Physique et d’Etude des Matériaux, ESPCI Paris — PSL University— CNRS — Sorbonne Université
La croissance d’une fine couche de LaAlO3 sur SrTiO3 conduit à la formation d’un gaz d’électrons bidimensionnel supraconducteur confiné dans un puits quantique à l’interface entre les deux matériaux. De cette reconstruction électronique émerge une structure de bande complexe impliquant des orbitales de différentes symétries. En utilisant l’effet de champ électrique, il est alors possible de contrôler sélectivement l’occupation des différentes bandes ce qui modifie fortement les propriétés électroniques de l’interface. En mesurant la réponse du gaz d’électrons à une onde radiofréquence, l’équipe PHASME du LPEM a mis en évidence une transition réversible entre un état supraconducteur à un condensat à faible dopage, et un état supraconducteur à deux condensats à fort dopage. De façon inattendue, l’interaction entre les deux condensats s’est révélée être répulsive ce qui correspond à un état supraconducteur exotique dénommé s±wave qui pourrait également jouer un rôle important dans d’autres familles de matériaux supraconducteurs.
Référence : Gap suppression at a Lifshitz transition in a multi-condensate superconductor, G. Singh, A. Jouan, G. Herranz, M. Scigaj, F. Sánchez, L. Benfatto, S. Caprara, M. Grilli, G. Saiz, F. Couedo, C. Feuillet-Palma, J. Lesueur and N. Bergeal, Nature Materials DOI 10.1038/s41563-019-0354-z (2019)
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Figure : En contrôlant la croissance de matériaux cristallins à l’échelle atomique, il est possible de réaliser des structures artificielles dans lesquelles apparaissent des ordres quantiques nouveaux. En déposant une très fine couche de LaAlO3 sur un cristal paraélectrique quantique de SrTiO3, on obtient un gaz d’électrons bidimensionnel confiné à l’interface. Selon l’orientation du cristal, celui-ci peut développer différentes phases supraconductrices.