구리 기반 초전도체는 공통적으로 CuO₂ 평면 구조를 갖고 있으며, 여기에서 고온 초전도 현상이 일어난다. 이러한 특성으로 인해 CuO₂ 평면 단일 층에서도 고온 초전도 현상이 나타나는지에 대한 광범위한 연구가 진행되어 왔다. 하지만, 현재까지 완전한 CuO₂ 평면 단일 층은 구현되지 않았다. 본 연구에서는 구리 기반 초전도체인 La_2-xSr_xCuO₄ (LSCO) 단일 층으로 이종 구조 시스템을 구성하여 CuO₂ 평면 단일 층을 구현하였고, 이 시스템의 전자 구조를 측정하였다. LSCO 단일 층은 벌크 LSCO와 유사한 전자 구조를 가지고 있으며, 또한 LSCO 단일 층은 인접한 층과의 계면 효과에 의해 크게 영향을 받는 것을 확인하였다. 본 연구 결과는 이상적인 2차원 구리 기반 초전도체 연구를 위한 플랫폼을 제시한다.

Copper-based superconductors commonly have a CuO₂ plane structure, where high-temperature superconductivity occurs. Due to these characteristics, extensive research has been conducted on whether high-temperature superconductivity can occur even in a single layer of the CuO₂ plane. However, a pure CuO₂ plane single layer has not been achieved so far. In this study, we constructed a heterostructure system with a La_2–xSr_xCuO₄ (LSCO) monolayer containing a single CuO₂ plane and measured the resulting electronic structures. Monolayer LSCO has metallic and bulk-like electronic structures. Additionally, it was observed that the LSCO monolayer is significantly influenced by interfacial effects with neighboring layers. The results of this study provide a platform for the ideal two-dimensional copper-based superconductor research.

Authors: Youngdo Kim, Byeongjun Gil, Jinkwon Kim, Yeonjae Lee, Donghan Kim, Sungsoo Hahn, Tae Won Noh, Miyoung Kim, and Changyoung Kim*

Link: https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.3c00994