芯片上實現光學誘導超導性

發射、傳輸和檢測皮秒電流脈沖的設備

圖片來源：德國馬克斯·普朗克物質結構與動力學研究所/侵刪

　　據發表在最新一期《自然·通訊》雜志上的論文，德國馬克斯·普朗克物質結構與動力學研究所研究人員證明，用激光束開啟超導性的能力可集成在芯片上，這開辟了一條通往光電子應用的道路。

　　此前，該所研究人員已經確定了一種增強 K3C60 光誘導超導性的策略。此次研究則進一步表明，光誘導 K3C60 的電響應不是線性的，材料的電阻取決于施加的電流。這是超導電性的一個關鍵特征。

　　在高溫下對材料進行光學操縱以產生超導電性是研究重點。到目前為止，研究人員已在幾種量子材料上證明這一策略是成功的。在以前對這些材料的光驅動態的研究中，研究人員已經觀察到了增強的電相干和消失電阻。

　　在這項研究中，研究人員利用芯片上的非線性太赫茲光譜學開辟了皮秒傳輸測量的領域。他們通過共面波導將 K3C60 薄膜連接到光導開關上。

　　使用可見的激光脈沖觸發開關，他們向材料發送僅持續一皮秒的強電流脈沖。在以大約一半光速穿過固體材料后，電流脈沖到達另一個開關，該開關充當探測器，以揭示重要信息，如超導特性的電學特征。

　　同時通過將 K3C60 薄膜暴露在中紅外光下，研究人員能夠觀察到這種光激發材料中的非線性電流變化。這種所謂的臨界電流行為和邁斯納效應是超導體的兩個關鍵特征。此前，這兩者都沒有被測量到，因此，此次激發固體中的臨界電流行為的演示具有特別重要的意義。

　　此外，研究小組發現，K3C60 的光驅動狀態類似于所謂的顆粒超導體，由弱連接的超導島組成。