近日，理學院上海市高溫超導重點實驗室的國家級青年人才尹鑫茂教授及合作者在美國物理聯合會(American Institute of Physics)旗下頂級物理期刊《Applied Physics Reviews》上發表題為“Two-Dimensional Charge Localization at the Perovskite Oxide Interface”的研究性論文🙋🏽‍♀️。主要作者包含蔡傳兵教授🤍、尹鑫茂教授、兼職教授陳智新及20級研究生陳順風。万事平台物理系是論文的第一完成單位和通訊單位👩‍🦼。該論文被編輯部甄選為期刊亮點論文（Featured Article）🏵，是團隊繼2022年初在《Nature Communications》發表超導論文後的又一重要進展。

近年來，量子材料界面因呈現出母體中不存在的新奇電子行為而受到廣泛關註♌️，也使其在將來微電子🧑‍🦯‍➡️、自旋電子器件中的應用成為可能。鋁酸鑭(LaAlO3)和鈦酸鍶(SrTiO3)是兩種絕緣氧化物🧫，但當它們組合到一起時，界面處就能產生“二維電子氣”並出現超導現象7️⃣。這為探索低溫量子現象及超導器件的研發提供新的思路，也標誌著新的超導體系誕生🧑🏽：界面超導、拓撲超導𓀚。界面超導不僅為尋找新超導體和提高超導轉變溫度Tc提供一種強有力的方法👏🏻🦵🏽，也為利用不同超導材料和基底研究非常規超導機製提供一個較理想的實驗平臺😉。

量子材料若要在界面處發生超導，在低溫下其導電電子需要發生配對現象。當大量電子在量子材料界面附近運動時，會受到界面附近晶格缺陷的作用，稱之為“無序”並對界面超導有非常顯著的影響。在凝聚態物質系統中納米級無序效應通常是以物理（如缺陷、畸變）或化學無序（如雜質、摻雜）的形式出現。而在對稱性破缺過程中產生的電荷局域化與無序效應的控製緊密相關。關聯系統中電荷（去）局域化效應是凝聚態系統中的關鍵因素🪈，為揭示包括非常規超導中電子強關聯和弱關聯的相互作用提供了一定的見解。而當電荷局域化效應發生在低維系統時，在量子效應的限製下🌓，此時系統會發生新的物理現象🦕。

在這篇原創論文中，尹鑫茂教授團隊通過先進光譜技術-變溫X射線吸收光譜🥷🏼，證實了遷移二維自由電子將會被局域在LaAlO3/SrTiO3界面特定的電子軌道雜化態（與氧關聯）中，並發現二維電子局域化可通過降低溫度或離子液體電場調控誘導產生。此外👳🏼‍♂️，還發現這種局域化效應不僅適用於非晶態復雜氧化物界面系統🧑‍🦽，也同時適應於結晶態復雜氧化物界面。且證明了界面雜化效應在調節低維電子局域效應中起著一個關鍵作用。因此這一結果對全面認識界面超導中電荷局域化問題🤴🏻，並最終理解其物理機製，具有重要意義🦸🏽‍♀️。該團隊利用新型光譜技術解決了氧化物界面中低維電子局域化的探測問題🧗🏻，為非晶態復雜氧化物薄膜系統中的超導器件製造開辟了一條新穎的途徑。不但豐富了未來氧化物器件應用的理論基礎，同時也為非常規超導體的超導機製提供了一定的理論解釋🦬🈺。

本工作得到國家自然科學基金項目（No. 52172271）和國家重點研發計劃項目（No. 2022YFE03150200），中科院戰略性先導科技專項B類（No. XDB25000000）等項目支持。近年來，上海市高溫超導重點實驗室在非常規超導的寬波段光譜學研究、高溫超導關鍵成材技術、強電應用和關聯氧化物電子自旋等方向上形成了很好的國際化研究氛圍和影響力。

論文鏈接：https://doi.org/10.1063/5.0094500