摘要：2025年1月10日，斯坦福材料与能源科学研究所Harold Y. Hwang教授、博士生Yonghun Lee、博士生Xin Wei在国际顶级期刊Nature Synthesis发表题为《Synthesis of superconducting freest

通过空穴掺杂在无限层镍酸盐中以实现超导性依赖于高氧化态镍的受控合成，然后通过拓扑还原至非常低的氧化态。迄今为止，超导性仅在外延薄膜中实现。

2025年1月10日，斯坦福材料与能源科学研究所Harold Y. Hwang教授、博士生Yonghun Lee、博士生Xin Wei在国际顶级期刊Nature Synthesis发表题为《Synthesis of superconducting freestanding infinite-layer nickelate heterostructures on the millimetre scale》的研究论文，Yonghun Lee、Xin Wei为论文共同第一作者，Harold Y. Hwang教授、Yonghun Lee、Xin Wei为论文共同通讯作者。

Harold Y. Hwang，斯坦福材料与能源科学研究所教授、所长。1993年获麻省理工学院双学士和硕士学位，1997年获得普林斯顿大学博士学位。1996-2003年在贝尔实验室任职，2003-2010年担任东京大学副教授和教授，现任职于斯坦福材料与能源科学研究所。

Yonghun Lee，斯坦福材料与能源科学研究所博士生。2019年在康奈尔大学获得学士学位，2020年进入斯坦福大学攻读博士学位，导师：Harold Y. Hwang。

Xin Wei，斯坦福材料与能源科学研究所博士生，导师：Harold Y. Hwang。

在这里，作者将这些技术与包括外延可溶缓冲层的异质结构相集成，从而能够释放自支撑的(Nd,Sr)NiO2异质结构。

释放的异质结构表现出与优化薄膜相当的结构和电子特性，横向尺寸范围从毫米到~100 μm不等，具体取决于相对于初始基板释放的应变程度。

在异质结构释放后，超导转变温度的变化与已报道的基底和压力变化情况下的变化相呼应，表明无限层镍酸盐超导性中对应变存在共同的潜在响应机制。

这些独立式结构将有助于在不受基底限制的情况下开展一系列实验研究。

图1：独立无限层镍酸盐异质结构的合成示意图及样品在各个步骤的代表性图像

图2：衬底上及独立形式的镍酸盐异质结构的结构表征

图3：转移到SiNx TEM窗口上的STO/Nd0.8Sr0.2NiO2/STO异质结构的STEM图像

图4：衬底上及独立形式的无限层镍酸盐异质结构的电学和磁学特性

图5：与先前报道的关于(Pr或Nd)1-xSrxNiO2薄膜的比较

综上，作者通过将软化学技术与异质结构相结合，合成了具有超导性的独立无限层镍酸盐异质结构。研究团队利用外延可溶缓冲层，实现了从毫米到约100 μm尺寸范围内的(Nd, Sr)NiO2异质结构的释放，并详细研究了其结构和电子性质。

本研究提供了一种新的方法来合成和研究无限层镍酸盐超导体，有助于进一步探索其超导机理和优化超导性能。自支撑的异质结构有望用于开发新型超导器件，如超导量子干涉仪（SQUID）等，其不受衬底限制的特性使其在集成应用中具有更大的灵活性。此外，该合成方法为其他复杂氧化物材料的合成提供了新的思路，特别是在制备独立薄膜和异质结构方面，具有广泛的应用潜力。

Lee, Y., Wei, X., Yu, Y. et al. Synthesis of superconducting freestanding infinite-layer nickelate heterostructures on the millimetre scale. Nat. Synth. (2025). https://doi.org/10.1038/s44160-024-00714-2.

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来源：枯木生玫瑰