SURIKAT — Gaz 2D supraconducteurs à base de KTaO3

Les premiers mois de 2021 ont vu la découverte d'une nouvelle famille de gaz d'électrons 2D supraconducteurs aux interfaces d'oxyde à base de KTaO3 (KTO). La Tc et le couplage spin-orbite (SOC) dans ces gaz 2D sont tous deux 5 à 10 fois plus élevés que dans leurs homologues à base de SrTiO3 intensément étudiés depuis 2004. Notre consortium a récemment obtenus des résultats importants sur ces nouveaux systèmes, mais avec une méthode de croissance avantageuse pour la nanofabrication de dispositifs. Fort de ces résultats préliminaires, SURIKAT a pour ambition d'explorer les propriétés fondamentales des gaz 2D de KTO et de fabriquer des dispositifs supraconducteurs. Nous étudierons la physique de la phase supraconductrice, y compris le rôle de la structure de bande et de l'orientation cristalline sur la supraconductivité, la nature de l'état supraconducteur (simple gap vs multigap) et la symétrie du ou des paramètres d'ordre. Ces connaissances serviront de base pour comprendre l'origine de la supraconductivité dans les gaz 2D de KTO et dans les para-électriques quantiques en général. Nous explorerons aussi la relation entre le SOC et la supraconductivité dans le contexte des phases supraconductrices topologiques. Nous étudierons ensuite le couplage entre la supraconductivité et la ferroélectricité dans les gaz 2D formés dans les substrats KTO substitués par du Nb (KTN) à la fois d'un point de vue théorique et expérimental. Sur la base des résultats obtenus dans les phases ferroélectriques dérivées du STO, nous prévoyons une augmentation de la Tc au-delà de 4 K. Enfin, nous fabriquerons des dispositifs à effet de champ dans les gaz 2D de KTO, tels que des jonctions Josephson, des SQUIDs et des nanofils unidimensionnels, et nous les utiliserons pour mieux comprendre l'état supraconducteur, en testant les prédictions récentes de supraconducteurs multigaps s±wave et les supraconducteurs ferroélectriques, et cherchant également des états topologiques.