Близькоповерхнева надпровідність у топологічних ниткоподібних кристалах GaSb і Bi2Se3

Автори	А.О. Дружинін , І.П. Островський , Н.С. Лях-Кагуй , М.П. Микитюк
Афіліація	¹Національний університет «Львівська політехніка», 79000 Львів, Україна
Е-mail	mykhailo.p.mykytiuk@lpnu.ua
Випуск	Том 17, Рік 2025, Номер 4
Дати	Одержано 05 червня 2025; у відредагованій формі 17 серпня 2025; опубліковано online 29 серпня 2025
Цитування	А.О. Дружинін, І.П. Островський, Н.С. Лях-Кагуй, М.П. Микитюк, Ж. нано- електрон. фіз. 17 № 4, 04010 (2025)
DOI	https://doi.org/10.21272/jnep.17(4).04010
PACS Number(s)	74.25.Fy
Ключові слова	Надпровідність (2) , Топологічні ізолятори, Ниткоподібні кристали (5) , Слабка антилокалізація, Ефект Кондо.
Анотація	Близькоповерхнева надпровідність у топологічно цікавих напівпровідникових ниткоподібних кристалаї, таких як GaSb та Bi2Se3, залишається важливою темою для розуміння атипових механізмів спаровування та взаємодії квантових ефектів на нанорівні. Bi2Se3 займає особливе місце серед топологічних матеріалів завдяки сильній спін-орбітальній взаємодії та стійким поверхневим станам, що створюють умови для реалізації топологічної надпровідності, здатної підтримувати ферміони Майорани та нові квантові фази. Індукування надпровідності шляхом контрольованого легування або самоорганізованих гетероінтерфейсів відкриває практичний шлях без необхідності застосування високих зовнішніх тисків чи складного епітаксійного нашарування, хоча робочі умови все одно потребують кріогенних температур, характерних для низькотемпературних надпровідників. Никтоподібні кристали GaSb, леговані телуром, і Bi2Se3, леговані паладієм, отримані методом хімічного парового осадження та досліджені за температур до 1,5 K у магнітних полях до 14 Т. Залежності опору виявили різкий спад нижче 4,2 K для GaSb і нижче 5,3 K для Bi2Se3, що свідчить про часткові надпровідні переходи, ймовірно локалізовані поблизу поверхні кристалів. Верхнє критичне магнітне поле Bc(T), отримане з магнітоопорних даних, добре описується моделлю Гінзбурга–Ландау і дає довжини когерентності близько 1,7 нм для GaSb та 15 нм для Bi2Se3, що співвідноситься або навіть менше значень, характерних для високотемпературних надпровідників, вказуючи на нетривіальний характер спаровування або посилений вплив спін-орбітальної взаємодії. Наявність коливань Шубнікова–де Гааза у вусиках GaSb підтверджує високу кристалічну якість та виключає аморфізацію як джерело ефекту. Перехід від слабкої антилокалізації до локалізації та чіткі ознаки взаємодії Кондо вказують на конкуренцію між надпровідним спаровуванням і квантовими процесами розсіювання. У легованих вусиках GaSb поблизу порогу метал-ізолятор часткова локалізація носіїв та їх взаємодія з вільними електронами призводить до пригнічення куперівського спаровування при підвищенні температури. Таке співіснування часткової надпровідності, слабкої локалізації та поведінки Кондо демонструє складний баланс конкуруючих електронних кореляцій у цих низьковимірних системах. Отримані результати розширюють розуміння поверхнево-обмеженої надпровідності у топологічних і A3B5 напівпровідникових вусиках та створюють основу для інженерії гетероструктур, здатних підтримувати екзотичні надпровідні фази, перспективні для квантових пристроїв.
	Перелік посилань Повний текст English version of article

Інші статті цього номера

1) Моделювання пробою p-n переходу на основі GaAs з використанням методу молекулярної динаміки [04001-1-04001-6]
2) Роль зернограничного зміцнення в збільшенні мікротвердості алюмінієвих сплавів, опромінених сильнострумовим імпульсним пучком електронів [04002-1-04002-6]
3) Теоретичне та експериментальне дослідження імплантату внутрішнього вуха людини з ультразвуковою лінією зв’язку [04003-1-04003-8]
4) Морфологічні та оптичні властивості кремнієвих мікронаноструктур, індукованих коронним розрядом постійного струму за атмосферного тиску [04004-1-04004-7]
5) Похиле падіння E-поляризованих фотонів на нескінченну періодичну ґратку металевих стрічок [04005-1-04005-5]
6) Мікрохвильовий фотомодуляційний метод для неінвазивного аналізу профілів легування в неоднорідних напівпровідникових структурах [04006-1-04006-6]
7) Про підвищення чутливості резонаторного зонда з осьовою симетрією в локальній мік-рохвильовій діагностиці нанорозмірних об'єктів [04007-1-04007-7]
8) Фізична електроніка систем п’єзокерамічних перетворювачів і її залежність від характеру електричного збудження систем [04008-1-04008-1]
9) Покращення здатності датчика на основі ZnO до виявлення газу: вплив статичного потенціалу [04009-1-04009-7]
10) Прогнозування споживання електроенергії за допомогою моделі ARIMA-LSTM [04011-1-04011-4]
11) Вплив електромагнітного та оптичного випромінювання на фізичні та біологічні системи [04012-1-04012-5]
12) Виготовлення біополімерних нанокомпозитних екранів електромагнітних перешкод на основі багаси з цукрової тростини та PVA/PANI/MWCNT, а також оцінка ефективності екранування залежно від різного складу [04013-1-04013-6]
13) Нано-вдосконалені IoT-датчики та гібридні алгоритми планування для розумного сільського господарства: багаторівнева структура для сталого розвитку [04014-1-04014-6]
14) Стабілізація невизначених систем із затримкою у скінченному часі з використанням нового підходу інтегральної нерівності [04015-1-04015-6]
15) Інфляційні космологічні моделі з використанням типів Б’янкі II-IX: математичний підхід [04016-1-04016-5]
16) Сольвотермічний синтез та комплексна характеристика високоякісного оксиду графену [04017-1-04017-5]
17) Портативна антена з пазами та прорізами для медичних застосувань [04018-1-04018-5]
18) Високоізольована компактна чотирипелюсткова UWB MIMO-антена з шестигранним слотом для розширених застосувань 5G та промислового інтернету речей [04019-1-04019-5]
19) Компактна широкосмугова мікросмужкова патч-антена для 5G-зв’язку [04020-1-04020-5]
20) Покращення продуктивності мікросмужкової круглої кільцевої дводіапазонної патч-антени з мінімальним відбиттям для ефективних застосувань бездротового зв’язку [04021-1-04021-5]
21) Ефективна мініатюрна патч-антена для бездротового зв’язку малої дальності [04022-1-04022-5]
22) Y-подібні патчі масивної MIMO-антени для вимірювання продуктивності при застосуванні 6G [04023-1-04023-5]
23) Гібридна мініатюрна надширокосмугова мікросмужкова антена для 5G застосувань та дистанційного зондування [04024-1-04024-5]
24) Покращення продуктивності за допомогою 2 2 одноелементної масивної MIMO-антени у 6G пристроях [04025-1-04025-5]
25) Гнучка широкосмугова антена для застосувань у C-діапазоні та X-діапазонах [04026-1-04026-5]
26) Інтелектуальний підхід до аналізу заборонених зон у напівпровідникових наноматеріалах [04027-1-04027-5]
27) Оптимізація виявлення дефектів в атомних матеріалах з використанням графенового шару [04028-1-04028-5]
28) Підхід до прогнозування ефективності фільтрації в нанокомпозитних мембранах з використанням 2D-матеріалів [04029-1-04029-6]
29) Метод оптимізації для оцінки параметрів сонячних фотоелектричних систем з використанням наноматеріалів [04030-1-04030-5]
30) [04030-1-04030-6]
31) Покращення рентгенотерапії: дослідження наноматеріалів на основі сульфіду вісмуту методом Монте-Карло [04032-1-04032-5]
32) Наномодифікований бетон для екстремальних умов: підвищення довговічності за допомогою нанодобавок та цементної нанотехнології [04034-1-04034-5]
33) Розробка та впровадження безлегуючого MBCFET на основі зарядової плазми з використанням надтонкого Ge для низькопотужних застосувань [04035-1-04035-5]
34) Наночастинки гадолінію: перспективний агент для посилення радіотерапії при низьких концентраціях [04036-1-04036-6]
35) Мікрохвильові поглинальні властивості композитного матеріалу на основі полівінілхлориду та ітрієвого гранату [04037-1-04037-7]