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Festkörperphysik: An- und Ausschalter für Supraleitung entwickelt

Forscher entwickelten einen Supraleiter, der mit Hilfe eines elektrischen Feldes ein- und ausgeschaltet werden kann. Das Bauteil könnte zu neuartigen elektronischen Schaltungen von wenigen bis zu mehreren hundert Nanometern Größe führen, die dem Strom keinen Widerstand entgegensetzen und damit viel effizienter sind als heutige Transistoren.

Bereits im vergangenen Jahr entdeckte das Team um Andrea Caviglia von der Université de Genève, dass sich unter bestimmten Umständen an der Grenzfläche zweier Isolatoren eine dünne supraleitende Schicht bildet. In den aktuellen Versuchen ist es ihm gelungen, die Elektronenkonzentration und damit die Leitfähigkeit zwischen den komplexen Oxidisolatoren Lanthanaluminat (LaAlO3) und Strontiumtitanat (SrTiO3) zu kontrollieren.

Dazu nutzten sie das Prinzip eines Feldeffekttransistors, in dem der elektrische Strom durch einen Halbleiter mit Hilfe einer äußeren Spannung reguliert wird. Die Forscher konstruierten nun ein Bauelement, das auf diese Weise zwischen supraleitendem und nicht leitendem Zustand hin- und herwechselt.

Abhängig ist dieser Prozess von der Dichte der Ladungsträger zwischen den Grenzflächen. Caviglia und Team brachten nun Elektronen in die Grenzschicht oder verringerten ihre Anzahl, indem sie die Stärke eines elektrischen Feldes variierten. Als Isolator reagiert die Schnittstelle zudem sehr empfindlich auf magnetische Felder. (mp)

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  • Quellen
Caviglia, A. D. et al.: Electric field control of the LaAlO3/SrTiO3 interface ground state. In: Nature 456, S. 624–627, 2008.

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