近日，固体所徐文课题组与山东大学、中科院物理所合作，在钛酸锂超导体红外反射光谱特性研究方面取得新进展。这一研究发现利用简单光学测量，为研究超导材料提供了简单测量方法，为了解超导机理提供了光学研究实验数据，得到了国家自然科学基金和基金委科学技术部的资助。
通过研究不同晶格取向钛酸锂超导体红外反射光谱特性，观察到光探测金属-超导转变以及电子局域化效应，相关结果发表在Optics Letters (Optics Letters, 42(8), 1552-1555 (2017))杂志上。
钛酸锂超导体是1973年发现的超导转变温度在10K左右的一类传统超导材料。钛酸锂超导体作为超导薄膜材料，在电力能源、超导磁体、通信和微电子等领域具有广泛的应用前景，其物理性质比如热、电、磁输运、扫描隧道谱等已被广泛研究，其中电输运测量已经表明钛酸锂超导薄膜材料金属-超导转变温度在10-12K之间，并且[001]和[111]晶向的超导薄膜具有各向异性。但至今为止没有对此超导体进行过仔细的光学特性研究。基于此，徐文课题组科研人员与其他单位合作，采用脉冲激光沉积方法在镁铝氧衬底上制备了钛酸锂超导薄膜 ([001]和[111]晶向)，在近红外波段(1-2μm)，对于钛酸锂超导薄膜，条件ωτ~1得到满足(这里ω是红外光频率，τ是样品中电子的弛豫时间)，因此近红外反射光谱作为一种无接触光学测量手段，可以直接应用于测量钛酸锂超导薄膜的红外光学特性(图1)。
图1. 不同温度下钛酸锂超导薄膜的近红外反射光谱。左、右图分别为[001]和[111]晶向的结果。
研究结果表明：光探测钛酸锂超导薄膜的金属-超导转变温度与电输运测量结果一致(图2)；不同晶格取向([001]和[111]晶向)的钛酸锂超导转变温度分别为9K和11K，光测量和电输运测量的金属态电阻随温度变化趋势一致(图2和图3)；在金属态的钛酸锂超导薄膜中观察到电子局域化效应，这个结果是常规电、磁输运测量无法直接观察到的(图2)。
