La supraconductivité à haute température (Tc) se développe généralement à partir d'isolants antiferromagnétiques, et la supraconductivité et le ferromagnétisme s'excluent toujours mutuellement. Récemment, Le groupe de Xianhui Chen à l'Université des sciences et technologies de Chine a observé une transition réversible contrôlée par champ électrique du supraconducteur à l'isolant ferromagnétique dans (Li, Fe)OHFeSe flocon fin. Ce travail offre une plate-forme unique pour étudier la relation entre la supraconductivité et le ferromagnétisme dans les supraconducteurs à base de Fe et peut fournir des indices sur la compréhension du mécanisme d'appariement des électrons au-delà de la supraconductivité conventionnelle électron-phonon.

La relation entre la supraconductivité et le magnétisme est essentielle pour comprendre le mécanisme d'appariement des électrons au-delà de la supraconductivité conventionnelle électron-phonon. Le contrôle du magnétisme à proximité de la région supraconductrice pourrait expliquer les états électroniques concurrents ou entrelacés dans les phases supraconductrices et magnétiques. La modulation de la densité de porteurs via des transistors électriques de champ (FET) est l'un des moyens les plus efficaces pour manipuler les états électroniques ordonnés collectivement en physique de la matière condensée. Cependant, seule la concentration en porteurs à la surface des matériaux peut être réglée avec la technique de déclenchement conventionnelle et le contrôle de la densité de charge dans la masse est entravé par le criblage Thomas-Fermi. Récemment, un nouveau type de FET a été développé en utilisant un conducteur ionique solide (SIC) comme diélectrique de grille. Dans un tel SIC-FET, le champ électrique peut non seulement régler la densité de porteurs pour induire des transitions de phase électroniques, mais aussi conduire des ions dans un cristal pour le transformer d'une phase cristalline à une autre.

Par cette nouvelle technique de gating développée, Le groupe de Xianhui Chen à l'Université des sciences et technologies de Chine a observé une transition réversible contrôlée par champ électrique du supraconducteur à l'isolant ferromagnétique dans (Li, Fe)OHFeSe flocon fin. En utilisant SIC-FET, Les ions Li peuvent être entraînés dans ou extraits du (Li, Fe)OHFeSe flocon mince par champ électrique. Lorsque les ions Li sont initialement entraînés dans le flocon mince, Les ions Li remplacent le Fe dans les couches d'hydroxyde et les ions Fe expulsés par Li peuvent migrer loin des couches d'hydroxyde pour combler les lacunes dans les couches de séléniure. Une fois les postes vacants pourvus, le flocon mince atteint le Tc optimal ~ 43 K. Avec une injection supplémentaire de Li, les ions Fe extrudés des couches d'hydroxyde migrent vers les sites interstitiels, puis les ions Fe interstitiels deviennent ordonnés et conduisent finalement à un ordre ferromagnétique à longue distance. Donc, une phase supraconductrice en forme de dôme avec une Tc optimale (=43 K) est continuellement accordée en une phase isolante ferromagnétique, qui présente un comportement critique quantique contrôlé par champ électrique. Le dispositif est fabriqué sur un conducteur ionique solide, qui peut manipuler de manière réversible les états électroniques ordonnés collectivement des matériaux et stabiliser de nouvelles structures métastables par champ électrique. Ce travail ouvre la voie à l'accès aux phases métastables et au contrôle de la transformation structurelle de phase ainsi que des propriétés physiques par le champ électrique.

Ces découvertes surprenantes offrent une plate-forme unique pour étudier la relation entre la supraconductivité et le ferromagnétisme dans les supraconducteurs à base de Fe. Ce travail démontre également les performances supérieures du SIC-FET dans la régulation des propriétés physiques des cristaux en couches et ses applications potentielles pour les dispositifs multifonctionnels.