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發(fā)射、傳輸和檢測皮秒電流脈沖的設備
圖片來(lái)源：德國馬克斯·普朗克物質(zhì)結構與動(dòng)力學(xué)研究所/侵刪
據發(fā)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(zhì)結構與動(dòng)力學(xué)研究所研究人員證明，用激光束開(kāi)啟超導性的能力可集成在芯片上，這開(kāi)辟了一條通往光電子應用的道路。
此前，該所研究人員已經(jīng)確定了一種增強 K3C60 光誘導超導性的策略。此次研究則進(jìn)一步表明，光誘導 K3C60 的電響應不是線(xiàn)性的，材料的電阻取決于施加的電流。這是超導電性的一個(gè)關(guān)鍵特征。
在高溫下對材料進(jìn)行光學(xué)操縱以產(chǎn)生超導電性是研究重點(diǎn)。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(dòng)態(tài)的研究中，研究人員已經(jīng)觀(guān)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(xiàn)性太赫茲光譜學(xué)開(kāi)辟了皮秒傳輸測量的領(lǐng)域。他們通過(guò)共面波導將 K3C60 薄膜連接到光導開(kāi)關(guān)上。
使用可見(jiàn)的激光脈沖觸發(fā)開(kāi)關(guān)，他們向材料發(fā)送僅持續一皮秒的強電流脈沖。在以大約一半光速穿過(guò)固體材料后，電流脈沖到達另一個(gè)開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)充當探測器，以揭示重要信息，如超導特性的電學(xué)特征。
同時(shí)通過(guò)將 K3C60 薄膜暴露在中紅外光下，研究人員能夠觀(guān)察到這種光激發(fā)材料中的非線(xiàn)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(gè)關(guān)鍵特征。此前，這兩者都沒(méi)有被測量到，因此，此次激發(fā)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(fā)現，K3C60 的光驅動(dòng)狀態(tài)類(lèi)似于所謂的顆粒超導體，由弱連接的超導島組成。
