近日，固體所徐文課題組與山東大學、中科院物理所合作，在鈦酸鋰超導體紅外反射光譜特性研究方面取得新進展。這一研究發(fā)現(xiàn)利用簡單光學測量，為研究超導材料提供了簡單測量方法，為了解超導機理提供了光學研究實驗數(shù)據(jù)，得到了國家自然科學基金和基金委科學技術部的資助。
通過研究不同晶格取向鈦酸鋰超導體紅外反射光譜特性，觀察到光探測金屬-超導轉變以及電子局域化效應，相關結果發(fā)表在Optics Letters (Optics Letters, 42(8), 1552-1555 (2017))雜志上。
鈦酸鋰超導體是1973年發(fā)現(xiàn)的超導轉變溫度在10K左右的一類傳統(tǒng)超導材料。鈦酸鋰超導體作為超導薄膜材料，在電力能源、超導磁體、通信和微電子等領域具有廣泛的應用前景，其物理性質比如熱、電、磁輸運、掃描隧道譜等已被廣泛研究，其中電輸運測量已經表明鈦酸鋰超導薄膜材料金屬-超導轉變溫度在10-12K之間，并且[001]和[111]晶向的超導薄膜具有各向異性。但至今為止沒有對此超導體進行過仔細的光學特性研究。基于此，徐文課題組科研人員與其他單位合作，采用脈沖激光沉積方法在鎂鋁氧襯底上制備了鈦酸鋰超導薄膜 ([001]和[111]晶向)，在近紅外波段(1-2μm)，對于鈦酸鋰超導薄膜，條件ωτ~1得到滿足(這里ω是紅外光頻率，τ是樣品中電子的弛豫時間)，因此近紅外反射光譜作為一種無接觸光學測量手段，可以直接應用于測量鈦酸鋰超導薄膜的紅外光學特性(圖1)。
圖1. 不同溫度下鈦酸鋰超導薄膜的近紅外反射光譜。左、右圖分別為[001]和[111]晶向的結果。
研究結果表明：光探測鈦酸鋰超導薄膜的金屬-超導轉變溫度與電輸運測量結果一致(圖2)；不同晶格取向([001]和[111]晶向)的鈦酸鋰超導轉變溫度分別為9K和11K，光測量和電輸運測量的金屬態(tài)電阻隨溫度變化趨勢一致(圖2和圖3)；在金屬態(tài)的鈦酸鋰超導薄膜中觀察到電子局域化效應，這個結果是常規(guī)電、磁輸運測量無法直接觀察到的(圖2)。
