Superconductivity and Proximity Effect in Two-Dimensional Films and Multilayers

二维薄膜和多层膜中的超导性和邻近效应

基本信息

  • 批准号:
    0803958
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 44万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2008-04-01 至 2011-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Non-Technical AbstractQuantum phase transitions continue to attract intense theoretical and experimental interest. Such transitions -- where changing an external parameter in the Hamiltonian induces a transition from one quantum ground state to another, fundamentally different one -- have been invoked to understand experimental data in many electronic systems, as well as to analyze more challenging quantum phenomena such as the limitations of quantum computing. A paradigm for quantum phase transitions has been the superconductor to insulator transition in two-dimensional films. This transition is found to have a variety of realizations depending on intrinsic properties of the materials used. Controlling the strength of superconductivity, disorder, or dimensionality of the films will impact the nature of the transition, which is accessed through the variation of external parameters such as temperature and magnetic field. This award supports a project to explore the superconductor to insulator transition in amorphous MgB2 films and multilayers. The uniqueness of this system is the ability to control the strength of superconductivity over a very wide range, control the disorder, and fabricate bilayers and multilayers. However, more uniquely, due to the lightness of both magnesium and boron, spin orbit interaction is probably the lowest that can be achieved in any thin film superconductor, providing us with new opportunities to study its effect on the transition. The proposed work is expected to impact science in several areas including shedding new light on the nature of quantum phase transitions in reduced dimensions, better understanding of the material science of amorphous superconducting films, and the development of new methodologies using novel measurements techniques. The program involves graduate students in this area of great interest to physics and future applications.Technical AbstractStudies of the phase diagram of two-dimensional superconductors has been intimately connected to finding new materials. With each materials system a different set of properties is highlighted. Over the years, NSF support enabled the optimization of a variety of materials for studies of thin superconducting films in general and the superconductor to insulator transition (SIT) in particular. These include amorphous-MoGe films that allowed the discovery of "metallic phases," amorphous-InOx films that allowed the studies of the regime of strong disorder, and more recently amorphous- MgB2 films which in addition to the overlap in parameters with MoGe and InOx, also provide a new knob in the form of controlling spin-orbit interaction. A newly available, novel technique to fabricate multilayers of amorphous MgB2/MgO allows further exploration of dimensionality effects. This award supports a project to explore the rich physics this MgB2 model system offers. Experiments will be performed to study SIT in perpendicular magnetic field on MgB2 thin films bilayers of various types (e.g. proximity systems) and multilayers. Specific attention will be given to the effect of quantum melting near the SIT point. The manifestation of low spin-orbit interaction will be explored through measurements in parallel magnetic field searching for signatures of first order transition and irreversibility. In addition to transport measurements, mesoscopic effects near the transition will be explored using novel techniques including scanning tunneling potentiometry and Kerr microscopy. The proposed work is expected shed new light on the nature of quantum phase transitions in reduced dimensions, as well as impact the understanding of the material science of amorphous superconducting films, and the development of new methodologies using novel measurements techniques. The program involves graduate students in this area of great interest to fundamental physics and future applications.
非技术抽象量化相变继续吸引强烈的理论和实验兴趣。这样的过渡 - 在哈密顿量中改变外部参数会引起从一个量子基态到另一个量子基本状态的过渡,从根本上讲是不同的 - 已被调用以了解许多电子系统中的实验数据,并分析更具挑战性的量子现象。作为量子计算的局限性。量子相变的范式一直是二维膜中绝缘体过渡的超导体。发现这种过渡具有多种实现,具体取决于所用材料的内在特性。控制膜的超导性,混乱或维度的强度将影响过渡的性质,该过渡的性质是通过诸如温度和磁场等外部参数的变化来访问的。该奖项支持一个项目,旨在探索无定形MGB2电影和多层型绝缘过渡的超导体。该系统的独特性在于能够控制非常宽的范围内超导性的强度,控制该疾病,并制造双层和多层。但是,更独特的是,由于镁和硼的轻盈,旋转轨道相互作用可能是任何薄膜超导体中最低的,这为我们提供了研究其对过渡影响的新机会。预计拟议的工作将影响多个领域的科学,包括在降低的尺寸中阐明量子相变的性质,更好地理解非晶性超导膜的材料科学以及使用新方法的新方法开发新方法。该计划涉及该领域中对物理和未来应用的研究生。技术抽象研究二维超导体的相图已与寻找新材料密切相关。对于每个材料系统,突出显示了一组不同的属性。多年来,NSF的支持可以优化多种材料,以研究一般的薄超导膜,尤其是绝缘体转变(SIT)的超导体。其中包括可以发现“金属阶段”的无定形膜膜,无定形的Inox膜,可以研究强烈的疾病制度,以及最近的无定形mgb2膜,除了具有Moge和Moge和Inox参数重叠的异形,还提供一种以控制自旋轨道相互作用的形式的新旋钮。一种新的新型技术,用于制造无定形MGB2/MGO的多层,可以进一步探索维度效应。该奖项支持一个探索MGB2模型系统提供的丰富物理学的项目。将进行实验以研究MGB2薄膜的垂直磁场中的各种类型的双层(例如接近系统)和多层。将特别注意量子熔化在坐姿点附近的效果。低自旋轨道相互作用的表现将通过平行磁场中的测量进行探索,以搜索一阶过渡和不可逆性的签名。除了运输测量值外,还将使用包括扫描隧道电位测量和KERR显微镜在内的新技术来探索过渡附近的介观效应。预计所提出的工作为降低的尺寸中的量子相变的性质提供了新的启示,并影响了对无定形超导膜的材料科学的理解,以及使用新型测量技术开发新方法。该计划涉及该领域的研究生,对基本物理和未来应用非常感兴趣。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Aharon Kapitulnik其他文献

ワイル電子系における軌道由来の負の磁気抵抗とプレーナーホール 効果
外尔电子系统中轨道衍生的负磁阻和平面霍尔效应
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    伏屋雄紀,勝野弘康,Kamran Behnia;Aharon Kapitulnik;浅香雄哉,菊池樹,伏屋雄紀;河村省吾,伏屋雄紀;竹端寛治,今中康貴,山田暉馨 , 伏屋雄紀 ,木下雄斗 ,徳永将史;山田暉馨,伏屋雄紀
  • 通讯作者:
    山田暉馨,伏屋雄紀
ナノスケールのチューリング・パターン:単層ビスマスの形態形成
纳米级图灵图案:单层铋的形态发生
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    伏屋雄紀,勝野弘康,Kamran Behnia;Aharon Kapitulnik
  • 通讯作者:
    Aharon Kapitulnik
Superconductivity and quantum criticality in quasicrystals
准晶体中的超导性和量子临界性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    伏屋雄紀,勝野弘康,Kamran Behnia;Aharon Kapitulnik;関 和彦;Hiraku Nakajima;N.K. Sato
  • 通讯作者:
    N.K. Sato
BiSb 系におけるトポロジカルヘテロ構造の表面状態
BiSb体系拓扑异质结构的表面态
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    伏屋雄紀,勝野弘康,Kamran Behnia;Aharon Kapitulnik;浅香雄哉,菊池樹,伏屋雄紀
  • 通讯作者:
    浅香雄哉,菊池樹,伏屋雄紀
量子極限におけるディラック電子の磁化
狄拉克电子在量子极限下的磁化
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    伏屋雄紀,勝野弘康,Kamran Behnia;Aharon Kapitulnik;浅香雄哉,菊池樹,伏屋雄紀;河村省吾,伏屋雄紀
  • 通讯作者:
    河村省吾,伏屋雄紀

Aharon Kapitulnik的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Aharon Kapitulnik', 18)}}的其他基金

Superconductor-(Metal)-Insulator Transitions: Understanding the Emergence of Metallic States, A Continuation Proposal
超导体-(金属)-绝缘体转变:了解金属态的出现,延续提案
  • 批准号:
    2307132
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 44万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: Axion Resonant InterAction Detection Experiment (ARIADNE) - a Renewal Proposal
合作研究:轴子共振相互作用检测实验(ARIADNE)——更新提案
  • 批准号:
    2110944
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 44万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Superconductor-(Metal)-Insulator Transitions: Understanding the Emergence of Anomalous Metallic States
超导体-(金属)-绝缘体转变:了解反常金属态的出现
  • 批准号:
    1808385
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 44万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: Axion Resonant InterAction DetectioN Experiment (ARIADNE) - a Continuation Proposal
合作研究:轴子共振相互作用检测实验(ARIADNE)——一项延续提案
  • 批准号:
    1806395
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 44万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: Axion Resonant InterAction DetectioN Experiment (ARIADNE)
合作研究:轴子共振相互作用检测实验(ARIADNE)
  • 批准号:
    1510484
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 44万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Search for Deviations from Newtonian Gravity at Micron Scale (A Continuation Proposal)
寻找微米尺度上牛顿引力的偏差(延续提案)
  • 批准号:
    1205236
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 44万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Exploring Quantum Effects in Two-Dimensional Multilayered Superconductors
探索二维多层超导体中的量子效应
  • 批准号:
    1104547
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 44万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Search for Deviations from Newtonian Gravity at Micron Scale (a continuation proposal)
寻找微米尺度牛顿引力的偏差(延续提案)
  • 批准号:
    0854678
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 44万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Search for Gravity-Like Forces at Sub-100 microns Scale
寻找 100 微米以下尺度的类重力
  • 批准号:
    0554170
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 44万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Superconductors, Insulators, Metals and Quantum Phase Transitions in Two-Dimensional Films
二维薄膜中的超导体、绝缘体、金属和量子相变
  • 批准号:
    0406339
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 44万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

基于光增强新型类皮肤有机半导体复合器件的接近探测研究
  • 批准号:
    62375046
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
接近服役环境的固体推进剂力学性能原位测试新技术研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
非合作目标交会与接近任务中航天器自主决策与控制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Shox2-Hand2调控染色质可接近性在窦房结形态发生中的表观遗传学机制研究
  • 批准号:
    32100668
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
柔性接近传感器力-电耦合作用下表面动态失稳机理与形貌赝像调控方法
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    62 万元
  • 项目类别:

相似海外基金

Experimental Investigation of Superconducting Proximity Effect in Graphene: Probing Superconductivity in the Relativistic Regime
石墨烯中超导邻近效应的实验研究:探测相对论域中的超导性
  • 批准号:
    438164-2013
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 44万
  • 项目类别:
    Postgraduate Scholarships - Doctoral
Experimental Investigation of Superconducting Proximity Effect in Graphene: Probing Superconductivity in the Relativistic Regime
石墨烯中超导邻近效应的实验研究:探测相对论域中的超导性
  • 批准号:
    438164-2013
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 44万
  • 项目类别:
    Postgraduate Scholarships - Doctoral
High Temperature, Topological Superconductivity via the Proximity Effect
通过邻近效应实现高温拓扑超导
  • 批准号:
    1410846
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 44万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Study for superconducting proximity effect in unconventional superconductivity by microscopic experimental probe
非常规超导中超导邻近效应的显微实验探针研究
  • 批准号:
    25610082
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 44万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
Experimental Investigation of Superconducting Proximity Effect in Graphene: Probing Superconductivity in the Relativistic Regime
石墨烯中超导邻近效应的实验研究:探测相对论域中的超导性
  • 批准号:
    438164-2013
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 44万
  • 项目类别:
    Postgraduate Scholarships - Doctoral
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了