High-temperature superconducting thin films and the mechanism of superconductivity

CHEN Zhuo-Yu; HUANG Hao-Liang

doi:10.7693/wl20240806

PHYSICS > 2024 > 53(8): 541-550. > DOI: 10.7693/wl20240806

CHEN Zhuo-Yu, HUANG Hao-Liang. High-temperature superconducting thin films and the mechanism of superconductivity[J]. PHYSICS, 2024, 53(8): 541-550. DOI: 10.7693/wl20240806

Citation:

CHEN Zhuo-Yu, HUANG Hao-Liang. High-temperature superconducting thin films and the mechanism of superconductivity[J]. PHYSICS, 2024, 53(8): 541-550. DOI: 10.7693/wl20240806

Citation:

CHEN Zhuo-Yu, HUANG Hao-Liang. High-temperature superconducting thin films and the mechanism of superconductivity[J]. PHYSICS, 2024, 53(8): 541-550. DOI: 10.7693/wl20240806

PDF (6935 KB)

High-temperature superconducting thin films and the mechanism of superconductivity

CHEN Zhuo-Yu^1,2, ,,
HUANG Hao-Liang^1,2

1 Department of Physics, Southern University of Science and Technology, Shenzhen 518055, China;
2 Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area, Shenzhen 518045, China

More Information

Received Date: May 05, 2024

Graphical Abstract

Abstract

Abstract

High-temperature superconductors predominantly exhibit layered lattice structures, and thus the study of epitaxial thin films and heterostructures, which inherently possess low-dimensional properties, has become a major method for exploring the mechanism of superconductivity. In recent years, the development of atomically precise epitaxy has further facilitated the discovery of novel superconductors. This article will follow a dimensionality reduction trajectory to explore the unique contributions of high-temperature superconducting thin films and heterostructures in deepening our understanding of the mechanism underlying superconductivity.
- high-temperature superconductor,
- epitaxial thin films,
- heterostructures,
- superconductivity mechanism

FullText(HTML)

References (110)

References

[1]	Bardeen J，Cooper L N，Schrieffer J R. Phys. Rev.，1957，108： 1175
[2]	McMillan W L. Phys. Rev.，1968，167：331
[3]	Bednorz J G，Müller K A. Z Physik B-Condensed Matter，1986， 64：189
[4]	Zhao Z X，Chen L Q，Yang Q S et al. Science Bulletin，1987，32： 412
[5]	Chu C W，Hor P H，Meng R L et al. Phys. Rev. Lett.，1987，58： 908
[6]	Schilling A，Cantoni M，Guo J D et al. Nature，1993，363：56
[7]	Kamihara Y，Watanabe T，Hirano M et al. J. Am. Chem. Soc.， 2008，130：3296
[8]	Chen X，Wu T，Wu G et al. Nature，2008，453：761
[9]	Ren Z A，Lu W，Yang J et al. Chin. Phys. Lett.，2008，25：2215
[10]	Fernandes R M，Coldea A I，Ding H et al. Nature，2022，601：35
[11]	Li D，Lee K，Wang B Y et al. Nature，2019，572：624
[12]	Sun H，Huo M，Hu X et al. Nature，2023，621：493
[13]	Keimer B，Kivelson S A，Norman M R et al. Nature，2015，518： 179
[14]	Chu C W，Deng L Z，Lv B. Physica C，2015，514：290
[15]	Shal'nikov A. Nature，1938，142：74
[16]	Eckstein J N，Bozovic I，von Dessonneck K E et al. Appl. Phys. Lett.，1990，57：931
[17]	Ohtomo A，Hwang H Y. Nature，2004，427：423
[18]	Reyren N，Thiel S，Caviglia A D et al. Science，2007，317：1196
[19]	Gozar A，Logvenov G，Kourkoutis L et al. Nature，2008，455：782
[20]	Wang Q Y，Li Z，Zhang W H et al. Chin. Phys. Lett.，2012，29： 037402
[21]	Hwang H，Iwasa Y，Kawasaki M et al. Nature Mater.，2012，11：103
[22]	Liu Y，Wang Z Q，Zhang X F et al. Phys. Rev. X，2018，8： 021002
[23]	Saito Y，Nojima T，Iwasa Y. Nat. Rev. Mater.，2017，2：16094
[24]	Schlom D G，Chen L Q，Fennie C J et al. MRS Bulletin，2014， 39：118
[25]	Schlom D G，Chen L Q，Pan X Q et al. Journal of the American Ceramic Society，2008，91：2429
[26]	MacManus-Driscoll J L，Wells M P，Yun C et al. APL Materials， 2020，8：040904
[27]	Arthur J R. J. Appl. Phys.，1968，39：4032
[28]	Guo Y，Zhang Y F，Bao X Y et al. Science，2004，306：1915
[29]	Zhang T，Cheng P，Li W J et al. Nature Phys.，2010，6：104
[30]	Song C L，Wang Y L，Cheng P et al. Science，2011，332：1410
[31]	Betts R，Pitt C. Electron. Lett.，1985，21：960
[32]	Božović I，He X，Wu J et al. Nature，2016，536：309
[33]	Wei H I，Adamo C，Nowadnick E A et al. Phys. Rev. Lett.，2016， 117：147002
[34]	Zhong Y，Chen Z Y，Chen S D et al. PNAS，2022，119： e2204630119
[35]	Gu Q，Li Y，Wan S et al. Nat. Commun.，2020，11：6027
[36]	Smith H M，Turner A F. Appl. Opt.，1965，4：147
[37]	Schwarz H，Tourtellotte H A. J. Vac. Sci. Technol.，1969，6：373
[38]	Dijkkamp D，Venkatesan T，Wu X D et al. Appl. Phys. Lett.， 1987，51：619
[39]	Zhu J，Zhao Y，Chen S et al. Materials Today Communications， 2022，31：103721
[40]	Xie W，Wei B，Yao Z J. Supercond. Nov. Magn.，2020，33：1927
[41]	Greenberg A，Cheng J L，Francis A et al. IEEE Transactions on Applied Superconductivity，2024，34：1
[42]	Hsu F C，Luo J Y，Yeh K W et al. PNAS，2008，105：14262
[43]	Wen C H，Xu H C，Chen C et al. Nat. Commun.，2016，7：10840
[44]	Wang Z，Zou C，Lin C et al. Science，2023，381：227
[45]	Siegrist T et al. Nature，1988，334：231
[46]	Smith M G，Manthiram A，Zhou J et al. Nature，1991，351：549
[47]	Azuma M，Hiroi Z，Takano M et al. Nature，1992，352：779
[48]	Krockenberger Y et al. J. Appl. Phys.，2018，124：073905
[49]	Li X M，Kawai T. Physica C，1994，229：251
[50]	Kubo K，Yamauchi H. Phys. Rev. B，1994，49：1289
[51]	Yakabe H，Kume A，Wen J G et al. Physica C，1994，232：371
[52]	Krockenberger Y et al. Applied Physics Express，2012，5：043101
[53]	Armitage N P et al. Rev. Mod. Phys.，2010，82：2421
[54]	Karimoto S et al. Imai T. Appl. Phys. Lett.，2001，79：2767
[55]	Harter J W et al. Phys. Rev. Lett.，2012，109：267001
[56]	Fan J Q et al. National Science Review，2022，9：nwab225
[57]	Norman M R. Rep. Prog. Phys.，2016，79：074502
[58]	Anisimov V I et al. Phys. Rev. B，1999，59：7901
[59]	Crespin M et al. Chem. Soc. Faraday Trans.，1983，79：1181
[60]	Chaloupka J，Khaliullin G. Phys. Rev. Lett.，2008，100：016404
[61]	Zhang J et al. Nat. Phys.，2017，13：864.
[62]	Wang B Y，Li D，Goodge B H et al. Nature Phys.，2021，17：473
[63]	Wei W，Sun W，Sun Y et al. Phys. Rev. B，2023，107：L220503
[64]	Ji H，Liu Y，Li Y et al. Nat. Commun.，2023，14：7155
[65]	Sun W J，Jiang Z C，Xia C L et al. 2024，arXiv：2403.07344
[66]	Ding X，Fan Y，Wang X X et al. NSR，2024，11：nwae194
[67]	Zeng S et al. Phys. Rev. Lett.，2020，125：147003
[68]	Li D，Wang B Y，Lee K et al. Phys. Rev. Lett.，2020，125：027001
[69]	Zeng S，Li C，Chow L et al. Sci. Adv.，2022，8：eabl9927
[70]	Lee K，Wang B Y，Osada M et al. Nature，2023，619：288
[71]	Wei W Z，Vu D，Zhang Z et al. Sci. Adv.，2023，9：eadh3327
[72]	Li D F. Sci. Sin-Phys. Mech. Astron.，2021，51：047405
[73]	Li Q，Wen H H. Physics，2022，51：633
[74]	Gu Q，Wen H H. The Innovation，2022，3：100202
[75]	Hepting M，Li D，Jia C J et al. Nat. Mater.，2020，19：381
[76]	Lu H，Rossi M，Nag A et al. Science，2021，373(6551)：213
[77]	Chen Z，Osada M，Li D et al. Matter，2022，5：1806
[78]	Sun W J et al. Adv. Mater.，2023，35：202303400
[79]	Ding X，Tam C C，Sui X et al. Nature，2023，615：50
[80]	Cheng B et al. Nat Mater.，2024，23：775
[81]	Jiang D，Hu T，You L et al. Nat. Commun.，2014，5：5708
[82]	Yu Y，Ma L，Cai P et al. Nature，2019，575：156
[83]	Caviglia A，Gariglio S，Reyren N et al. Nature，2008，456：624
[84]	Chen Z et al. Nat. Commun.，2018，9(1)：4008
[85]	Logvenov G，Gozar A，Bozovic I. Science，2009，326：699
[86]	Castro D D，Salvato M，Tebano A et al. Phys. Rev. B，2012，86： 134524
[87]	Castro D D et al. Phys. Rev. Lett.，2015，115：147001
[88]	Balestrino G et al. Phys. Rev. B，1998，58：R8925(R)
[89]	He S，He J，Zhang W et al. Nature Materials，2013，12：605
[90]	Tan S，Zhang Y，Xia M et al. Nature Materials，2013，12：634
[91]	Lee J J，Schmitt F T，Moore R G et al. Nature，2014，515：245
[92]	Zhang C，Liu Z，Chen Z et al. Nat. Commun.，2017，8，14468
[93]	Song Q，Yu T L，Lou X et al. Nat. Commun.，2019，10：758
[94]	Jia T，Chen Z，Rebec S N et al. Adv. Sci.，2021，8(9)：2003454
[95]	Xu Y，Rong H，Wang Q et al. Nat. Commun.，2021，12：2840
[96]	Zhang W H et al. Chin. Phys. Lett.，2014，31：017401
[97]	Lee D H. Annu. Rev. Condens. Matter. Phys.，2018，9：261
[98]	Jiao X et al. National Science Review，2024，11：nwad213
[99]	Faeth B D et al. Phys. Rev. X，2021，11：021054
[100]	Voit J. Rep. Prog. Phys.，1995，58：977
[101]	Jiang S et al. PNAS，2021，118：e2109978118
[102]	White S R. Phys. Rev. Lett.，1992，69：2863
[103]	Ami T et al. Phys. Rev. B，1995，51：5994
[104]	Kim C et al. Phys. Rev. Lett.，1996，77：4054
[105]	Schlappa J，Wohlfeld K，Zhou K et al. Nature，2012，485：82
[106]	Chen Z Y，Wang Y，Rebec S N et al. Science，2021，373：1235
[107]	Samal D et al. Phys. Rev. Lett.，2013，111：096102
[108]	Zech D，Keller H，Conder K. Nature，1994，371：681
[109]	Gweon G H et al. Nature，2004，430：187
[110]	Weyeneth S et al. Supercond. Nov. Magn.，2011，24：1235

[1]	XU Tian-Qi, WU Xue-Zhi, YAN Xue-Qing. Development and prospects of laser ion accelerators[J]. PHYSICS, 2021, 50(10): 671-677. DOI: 10.7693/wl20211003
[2]	SHENG Zheng-Ming, CHEN Min, WENG Su-Ming, YUAN Xiao-Hui, CHEN Li-Ming, ZHANG Jie. Novel particle accelerators driven by ultrashort and ultraintense lasers: opportunities and challenges[J]. PHYSICS, 2018, 47(12): 753-762. DOI: 10.7693/wl20181201
[3]	LUO Peng, WANG Si-Cheng, HU Zheng-Guo, XU Hu-Shan, ZHAN Wen-Long. Accelerator driven sub-critical systems——a promising solution for cycling nuclear fuel[J]. PHYSICS, 2016, 45(9): 569-577. DOI: 10.7693/wl20160903
[4]	ZHAO Yong-Tao, XIAO Guo-Qing, LI Fu-Li. The physics of inertial confinement fusion based on modern accelerators: status and perspectives[J]. PHYSICS, 2016, 45(2): 98-107. DOI: 10.7693/wl20160204
[5]	Phase-stable acceleration in laser plasma interactions[J]. PHYSICS, 2008, 37(09): 625-627.
[6]	Frontiers of particle accelerators in the world[J]. PHYSICS, 2008, 37(05): 289-297.
[7]	A tabletop accelerator——the laser wakefield accelerator[J]. PHYSICS, 2006, 35(12): 1016-1027.
[8]	A activity nuclear analysis technology——the last development of accelerator mass spectrometry[J]. PHYSICS, 2006, 35(06): 508-513.
[9]	Measurement of 41Ca with accelerator mass spectrometry and its applications[J]. PHYSICS, 2003, 32(09).
[10]	A NEW MECHANISM OF ELECTRON ACCELERATION WITH RELATIVISTIC-INTENSE LASER PULSES IN PLASMA[J]. PHYSICS, 2003, 32(01).

Cited By

Get Citation

PDF

XML

Article views (550) PDF downloads (1587)

Turn off MathJax

Article Contents

Abstract

References

High-temperature superconducting thin films and the mechanism of superconductivity

Abstract

References

Related Articles

Catalog

High-temperature superconducting thin films and the mechanism of superconductivity

Abstract

References

Related Articles

Catalog

Export File

Citation

Format

Content