掺杂钛酸锶中量子限域对超导性的调制

薄膜几何结构中的量子限域通过修改态密度和配对相互作用，为调控超导体的临界性质提供了可行途径。像掺杂钛酸锶这样的低密度体系尤其容易受到这些限域诱导效应的影响。在本文中，我们通过测量不同厚度掺杂层的电阻转变和霍尔载流子密度，展示了在 $x=1\%$ 浓度下的 SrTiO$_3$/SrTi$_{1-x}$Nb$_x$O$_3$/SrTiO$_3$ 异质结构中，超导临界温度 $T_c$ 通过量子限域得到增强。我们观察到，根据霍尔效应估算，在恒定载流子密度下，$T_c$ 随层厚度减小呈非单调上升。我们通过求解一个两带模型来分析结果，该模型的配对相互作用再现了块体掺杂 SrTiO$_3$ 中依赖于密度的 $T_c$，我们将其限域在由带电 Nb 掺杂剂自洽建立的势阱中。理论 $T_c$ 随厚度的演化与实验吻合良好。我们指出了密度不均匀性的可能作用，并提出了在外延薄膜中设计超导性的新方法。