Araştırma, atomik katman dizilimi kontrollü dört Ruddlesden–Popper nikelat ince film süperyapısını —1212, 2222, 1313 ve 2323— aynı basma yönlü epitaksiyel gerinim altında karşılaştırarak hangi elektronik yapı özelliklerinin süperiletkenlikle birlikte ortaya çıktığını inceliyor. Gigantic-oxidative atomic-layer-by-layer epitaxy (GAE) ile üretilen filmler elektriksel taşıma, iki-bobin karşılıklı indüktans, STEM/EDS/XRD ve açı çözünürlüklü fotoelektron spektroskopisi (ARPES) ile analiz edildi. 1212 ve 2222 yapılarda süperiletken geçiş yaklaşık 50 K'de, 2323 yapıda yaklaşık 46 K'de başlarken 1313 filmde süperiletkenlik gözlenmedi. En belirgin elektronik ayrım, Ni \(d_{z^2}\) karakterli γ bandının Fermi seviyesine göre konumudur: süperiletken 1212 ve 2222 yapılarda γII bandı M̅ noktası çevresinde delik-benzeri bir Fermi cebi oluştururken, süperiletken olmayan 1313 yapıda düz γIII bandının tepesi Fermi seviyesinin yaklaşık 70 meV altında kalıyor. 2323 yapısı ise her iki γ bandını birden barındırıyor. Bulgular, bu elektronik yapının süperiletkenlikle güçlü biçimde ilişkili olduğunu gösteriyor; ancak γ bandının konumu tek başına süperiletkenliğin mikroskobik nedeninin kanıtı değildir.

Elektriksel taşıma ile manyetik yanıtın birlikte değerlendirilmesi önemlidir. 1212, 2222 ve 2323 filmlerinde yalnızca direnç düşüşü değil, iki-bobin karşılıklı indüktans ölçümleriyle Meissner diamanyetik yanıtı da gözlenmiştir. 1212, 2222 ve 2323 yapılarda direnç sırasıyla yaklaşık 30 K, 25 K ve 3,5 K'de deneysel gürültü seviyesinin altına düşmektedir. 2323 yapısı ayrıca yaklaşık 18 K civarında ikinci bir geçiş özelliği göstermekte ve tekrar ölçümlerinde bu ikinci özellik yaklaşık 10–20 K aralığında görülmektedir. Araştırmacılar bunu iki süperiletken bileşenin varlığıyla uyumlu bir davranış olarak yorumlamaktadır; bunun ayrıntılı mikroskobik kökeni doğrudan kanıtlanmış değildir.

Türkiye açısından anlamı: Çalışma Türkiye'de gerçekleştirilmemiştir ve doğrudan Türkiye'ye aktarılacak bir uygulama performansı veya endüstriyel ölçek sonucu vermemektedir. Bununla birlikte atomik hassasiyetli oksit ince film büyütme, senkrotron tabanlı ARPES, gelişmiş elektron mikroskopisi ve kuantum malzeme karakterizasyonu açısından Türkiye'deki yoğun madde fiziği, nanomalzeme ve ileri ince film araştırmaları için yöntemsel açıdan önem taşır. Sonuçların Türkiye'deki laboratuvarlarda yeniden üretilebilmesi; aynı düzeyde katyon/oksijen stokiyometrisi kontrolü, uygun SrLaAlO4 benzeri altlık koşulları, kriyojenik ultra-yüksek vakum aktarımı ve yüksek çözünürlüklü elektronik yapı ölçümlerini gerektirir. Çalışma, nikelat ince filmlerinin yakın vadede enerji iletimi veya ticari süperiletken cihazlarda kullanılabileceğini göstermemektedir.

Araştırmanın temel sorusu nedir?

Ruddlesden–Popper (RP) nikelatlar yüksek sıcaklık süperiletkenliğinin elektronik kökenini araştırmak için önemli bir malzeme ailesidir. Bu sistemlerde Ni \(d_{x^2-y^2}\) orbitaline ek olarak Ni \(d_{z^2}\) orbitalinin de düşük enerjili elektronik yapıya katılması, onları tek baskın bant yaklaşımıyla açıklanan sistemlerden ayırmaktadır. Araştırmanın merkezindeki soru, farklı atomik katman dizilimlerinin oluşturduğu Fermi yüzeylerinin süperiletkenliğin ortaya çıkmasıyla nasıl bağlantılı olduğudur.

Bu soruyu yalnız farklı kimyasal bileşikleri karşılaştırarak cevaplamak güçtür; çünkü bileşim, gerinim, oksijen miktarı, film kalitesi ve yüzey durumu aynı anda değişebilir. Araştırmacılar bunun yerine aynı SrLaAlO4 altlığı üzerinde, benzer La:Pr oranı ve aynı tür basma yönlü epitaksiyel gerinim altında dört kontrollü katman mimarisi hazırladı. Böylece 1212, 2222, 1313 ve 2323 yapıları arasında mümkün olduğunca doğrudan bir karşılaştırma gerçekleştirildi.

Dört atomik mimari nasıl ayrılıyor?

1212 yapısı tek katman ve çift katman bloklarının dönüşümlü diziliminden oluşan \((La,Pr)_5Ni_3O_{11}\) süperyapısıdır. 2222 saf çift-katmanlı RP yapısıdır ve \((La,Pr)_3Ni_2O_7\) bileşimine sahiptir. 1313 yapısında tek katman ile üçlü katman blokları dönüşümlüdür; dikkat çekici biçimde kimyasal bileşimi 2222 ile aynı, yani \((La,Pr)_3Ni_2O_7\)'dir. Bu durum 2222 ile 1313 arasındaki karşılaştırmayı özellikle değerli kılar: kimyasal bileşim aynı olduğu halde katman dizilimi farklıdır. 2323 ise çift katman ile üçlü katman bloklarını birleştiren \((La,Pr)_7Ni_5O_{17}\) süperyapısıdır.

STEM-HAADF görüntüleri bu farklı katman dizilerini atomik ölçekte doğrudan göstermektedir. Atomik çözünürlüklü EDS haritaları elementlerin beklenen katman dağılımını desteklerken, XRD ölçümleri filmlerin yüksek kristal kalitesini ve makroskopik ölçekte belirgin ikincil faz bulunmadığını göstermektedir. Difraksiyon piklerinin çevresindeki Kiessig saçakları düzgün yüzey ve keskin arayüzlerle uyumludur.

1212 yapısının düzlem-dışı kafes sabiti 16,78 Å olarak belirlenmiştir; bu değer çalışmada verilen 16,575 Å'luk yığın değerinden yaklaşık %1 daha uzundur. STEM-HAADF analizi, film boyunca yaklaşık %2 düzlem-içi basma gerinimine işaret etmektedir. 2222, 1313 ve 2323 yapılarının düzlem-dışı kafes sabitleri sırasıyla 20,75 Å, 20,57 Å ve 24,63 Å olarak verilmiştir.

Hangi yapılarda süperiletkenlik görüldü?

1212, 2222 ve 2323 filmleri süperiletken davranış göstermiş; 1313 filmi ise aynı deneysel bağlamda süperiletken olmamıştır. Direnç eğrisinin normal durumdaki doğrusal davranıştan ayrıldığı nokta \(T_{c,\mathrm{onset}}\) olarak tanımlandığında yaklaşık değerler 1212 için 50 K, 2222 için 50 K ve 2323 için 46 K'dir. Araştırmacılar bu değerlerin McMillan sınırını aştığını belirtmektedir.

Direnç ölçümü tek başına kullanılmamıştır. 1212, 2222 ve 2323 filmlerinde iki-bobin karşılıklı indüktans yöntemiyle diamanyetik Meissner yanıtı da elde edilmiştir. Böylece düşük direnç ile süperiletken manyetik yanıt birbirini destekleyen iki bağımsız deneysel gösterge olarak kullanılmıştır.

2323 yapısındaki iki aşamalı geçiş ne ifade ediyor?

2323 süperyapısının direnç eğrisi diğer süperiletken örneklerden ayrılan bir özellik taşımaktadır. Yaklaşık 46 K'deki ana başlangıç geçişine ek olarak yaklaşık 18 K civarında ikinci bir geçiş görülür. Birden fazla 2323 filminde bu ikinci özellik yaklaşık 10–20 K aralığında tekrarlanmıştır.

Sıcaklığa bağlı üst kritik alan ve açısal taşıma analizleri de 2323 yapısının 1212 ve 2222'den farklı davranmasına işaret etmektedir. Çalışmada 2323 için \(B_{c,50\%}\) verilerinin iki aşamalı yapısı Gurevich iki-bant modeliyle ele alınırken 1212 için Ginzburg–Landau yaklaşımı kullanılmaktadır. Araştırmacıların olası açıklamasına göre üçlü-katman ara blokları çift-katman blokları arasındaki küresel faz uyumunu zayıflatabilir ve tam sıfır direnç durumunun oluşması, üçlü katmanlar üzerinden yakınlık etkisiyle bağlanan süperiletken bileşenlere dayanabilir.

Bu açıklama çalışmanın doğrudan ölçülmüş sonucu değil, gözlenen iki aşamalı taşıma davranışını açıklamak için sunulan fiziksel yorumdur. Araştırma, bu mekanizmayı bağımsız bir mikroskobik deneyle kesin olarak doğrulamamaktadır.

Fermi yüzeyindeki kritik fark nedir?

ARPES ölçümlerinde süperiletken 1212, 2222 ve 2323 yapılarda Brillouin bölgesi merkezi Γ̅ çevresinde elektron-benzeri α cebi, bölge köşesi M̅ çevresinde delik-benzeri β cebi ve ayrıca M̅ çevresinde belirgin bir γ bileşeni görülmektedir. Süperiletken olmayan 1313 filmde α ve β yapıları korunurken Fermi yüzeyindeki γ cebi kaybolmaktadır.

1212 ve 2222 filmlerinde γII bandı Fermi seviyesine kadar yükselerek M̅ çevresindeki delik-benzeri Fermi yüzeyi yapısına katılır. Buna karşılık 1313 yapısında 153 eV foton enerjisiyle alınan ARPES spektrumlarında γIII bandı oldukça düz bir bant olarak görülür ve bant tepesi Fermi seviyesi \(E_F\)'nin yaklaşık 70 meV altında kalır.

2323 yapısı bu karşılaştırmanın en dikkat çekici örneğidir. Süperiletken 2323 filmde iki ayrı γ bandı çözülmektedir: γII, 1212 ve 2222'dekine benzer biçimde Fermi yüzeyine katılırken; γIII, 1313'dekine benzer biçimde Fermi seviyesinin altında kalır. Araştırmacılar mevcut gerinim ve oksidasyon koşullarında γII özelliğini çift-katman bloklarıyla, γIII özelliğini ise üçlü-katman bloklarıyla ilişkilendiren bir yorum önermektedir.

γ bantlarının orbital kökeni nasıl belirlendi?

2323 filminde M̅–Γ̅–M̅ doğrultusunda 103 eV fotonlarla doğrusal yatay (LH) ve doğrusal dikey (LV) polarizasyon kullanılarak ARPES ölçümleri yapılmıştır. Ölçüm geometrisinin matris elemanı seçiciliği, LV polarizasyonunda \(d_{z^2}\) orbital katkısının daha belirgin hâle gelmesini sağlar. Polarizasyonla değişen spektral yoğunluklar α/β bantlarının ağırlıklı olarak Ni \(d_{x^2-y^2}\), γ bantlarının ise Ni \(d_{z^2}\) karakteriyle ilişkili olduğunu desteklemektedir.

LV polarizasyonunda α/β yoğunluğunun tamamen kaybolmaması, araştırmacılar tarafından hibritleşmiş oksijen p orbitallerinin katkısıyla ilişkilendirilmektedir. 1212 ve 2222 filmlerinin polarizasyon ölçümleri de benzer orbital seçiciliği gösterirken bu yapılarda Fermi seviyesinin altında ayrı düz γIII bandı görülmemektedir.

“Waterfall” benzeri özellik ne anlama geliyor?

1313 ARPES spektrumunda M̅ yakınında daha yüksek bağlanma enerjilerine uzanan güçlü, neredeyse dikey bir spektral yoğunluk görülmektedir. Araştırmacılar bunu γ düz bandının tepesindeki küçük elektron-benzeri çöküntüden gelişen, momentumdan görece bağımsız bir “waterfall-like” spektral kuyruk olarak yorumlamaktadır. Benzer davranış β bantlarının X̅ yönündeki dağılımında da görülmektedir.

Çalışma, γ bandındaki bu davranışın güçlü \(d_{z^2}\) elektronik korelasyonlarıyla ilişkili olabileceğini öne sürmektedir. Buradaki “olabilir” ayrımı önemlidir: waterfall görünümü deneysel olarak gözlenirken bunun tam mikroskobik nedeni çalışma içinde doğrudan kanıtlanmamıştır.

Oksijen stokiyometrisi neden kritik?

Nikelat ince filmlerinin elektronik özellikleri oksijen miktarına son derece duyarlıdır. Bu nedenle yüzeye duyarlı ARPES ölçümlerinin film içindeki gerçek süperiletken elektronik yapıyı temsil edip etmediği temel bir deneysel sorundur. Oksijen kaybı yüzeyde başlarsa taşıma ölçümünde süperiletken görünen filmin üst birkaç atomik katmanı ARPES sırasında farklı bir elektronik durum sergileyebilir.

Araştırmacılar bu riski azaltmak için ARPES'e ayrılan filmleri aynı gün ve aynı koşullarda üretmiş; büyütme tamamlanır tamamlanmaz numuneleri 200 K'nin altına hızla soğutmuş ve senkrotrona kriyojenik ultra-yüksek vakum taşıma sistemiyle aktarmıştır. Numuneler tüm aktarım boyunca 200 K'nin altında tutulmuş, ARPES ölçümünde numune tutucunun sıcaklığı 15 K'nin altında korunmuştur. Bu protokol yüzey oksijen konfigürasyonunun değişmesini kinetik olarak bastırmayı amaçlamaktadır.

Çalışma neyi destekliyor?

• 1212 ve 2323 Ruddlesden–Popper nikelat süperyapılarında ortam basıncında süperiletkenlik elektriksel ve diamanyetik ölçümlerle gözlenmiştir.
• 1212, 2222 ve 2323 süperiletken filmlerinde yaklaşık 46–50 K aralığında süperiletken geçiş başlangıçları bulunmaktadır.
• Aynı tür epitaksiyel koşullardaki 1313 film süperiletken değildir.
• Süperiletken ve süperiletken olmayan yapılar arasında Ni \(d_{z^2}\)-kökenli γ bandının Fermi seviyesine göre konumunda belirgin bir fark vardır.
• 1212 ve 2222 yapılarında γII Fermi yüzeyine katılır; 1313'te γIII bandının tepesi yaklaşık 70 meV Fermi seviyesinin altındadır.
• 2323 yapısı γII ve γIII özelliklerinin her ikisini birden taşır.
• Atomik katman dizilimi ile elektronik bant yapısı arasında deneysel olarak izlenebilir bir bağlantı vardır.

Çalışma neyi kanıtlamıyor?

Araştırma \(d_{z^2}\)-kökenli γ bandının Fermi seviyesine göre konumunu süperiletken ve süperiletken olmayan yapılar arasındaki kritik elektronik ayrımlardan biri olarak belirlemektedir; ancak bu korelasyon, γ bandının tek başına süperiletken eşleşmeyi oluşturduğunu veya yüksek sıcaklık süperiletkenliğinin eksiksiz mikroskobik mekanizmasını açıkladığını kanıtlamaz. 2323 için önerilen yakınlık etkili iki-bileşenli açıklama da doğrudan mikroskobik mekanizma kanıtı değildir.

Çalışma ayrıca endüstriyel kablo, mıknatıs, kuantum bilgisayar donanımı veya başka bir ticari süperiletken cihaz göstermemektedir. İncelenen sistemler nanometre ölçekli epitaksiyel ince filmlerdir ve sonuçlar belirtilen gerinim, oksidasyon, altlık ve üretim koşulları altında geçerlidir.

Çalışmanın Yöntemi ve Bulguları

İnce filmler nasıl üretildi?

Tüm örnekler SrLaAlO4 (001) altlıklar üzerinde gigantic-oxidative atomic-layer-by-layer epitaxy (GAE) yöntemiyle hazırlandı. Büyütmede La0.67Pr0.33Ox ve NiOy hedefleri dönüşümlü olarak lazerle ablasyona uğratıldı. 1212 ve 1313 süperyapılarında ablasyon sırası hedef kristal yapının gerçek katman dizilimini takip etti. Örneğin 1212 için verilen sıra:

[(La,Pr)O–NiO2–(La,Pr)O]–[(La,Pr)O–NiO2–(La,Pr)O–NiO2–(La,Pr)O]

2222 ve 2323 büyütülmeden önce arayüz kusurlarını azaltmak ve katmanlı mimariyi kararlılaştırmak amacıyla (La,Pr)O–NiO2–(La,Pr)O dizilimli bir tampon katman kullanıldı.

Katyon stokiyometrisi, bir atomik katmanı oluşturmak için gereken lazer darbesi sayısının ayarlanmasıyla kontrol edildi. İki hedef için kalibrasyon 3 birim hücreli \((La,Pr)_3Ni_2O_7\) filmleriyle gerçekleştirildi. Tipik olarak La0.67Pr0.33Ox ve NiOy hedefleri için 100–150 darbe kullanıldı ve çalışmada stokiyometrik hassasiyetin %1'den daha iyi olduğu bildirildi.

Film büyütme sıcaklığı 760–850 °C aralığındaydı. Saflaştırılmış ozon ve oksijen karışımının toplam basıncı 10 Pa, ozon kısmi basıncı 1–3 Pa olarak tutuldu. Lazer enerji yoğunluğu 1,4–1,7 J·cm⁻², tekrar frekansı 4 Hz idi. Biriktirme sonrasında numuneler oksijen kaybını azaltmak amacıyla dakikada 100 °C hızla 100 °C'nin altına soğutuldu.

Elektriksel ve manyetik ölçümler

Numunelere magnetron püskürtme yöntemiyle Pt Hall-bar elektrotları oluşturuldu ve alüminyum teller ultrasonik tel bağlama yöntemiyle bağlandı. Taşıma ölçümleri pulse-tube kriyostatlarda yapıldı; manyetik alan bir süperiletken mıknatısla uygulandı. Düzlem-içi alan yönelimi, sabit alan ve sıcaklıkta direncin minimum olduğu dönme açısı kullanılarak kalibre edildi.

Süperiletkenliğin manyetik doğrulaması iki-bobin karşılıklı indüktans sistemiyle gerçekleştirildi. Bu ölçümler, elektriksel direncin düşmesine eşlik eden diamanyetik ekranlamayı ortaya koydu.

Temel taşıma sonuçları

Üst kritik alan analizi

1212 ve 2323 filmlerinin manyetik alan bağımlı taşıma ölçümleri hem film düzlemine paralel hem de dik alanlarla gerçekleştirildi. Kritik alanlar, normal durum direnci \(R_N\)'nin %95 ve %50'sine karşılık gelen geçiş kriterleri kullanılarak çıkarıldı. 1212 verileri Ginzburg–Landau modeliyle; iki aşamalı özellik gösteren 2323 yapısındaki \(B_{c,50\%}\) verileri ise Gurevich iki-bant modeliyle analiz edildi.

Koherens uzunluğu için çalışmada kullanılan ilişki:

\[ \xi_0=\sqrt{\frac{\Phi_0}{2\pi B_{c2}}} \]

Burada \(\xi_0\) süperiletken koherens uzunluğunu, \(\Phi_0\) manyetik akı kuantumunu ve \(B_{c2}\) üst kritik manyetik alanı ifade eder. Açısal kritik sıcaklık davranışı Tinkham modeliyle değerlendirilmiş; 2323 yapısındaki belirgin iki bileşenli davranış için açısal veri iki rejime ayrılarak parçalı uyum uygulanmıştır.

Kaynak tutarlılığı uyarısı: Extended Data Figure 5 açıklamasındaki yönsel koherens uzunluğu değerlerinin “düzlem-içi” ve “düzlem-dışı” atamaları, yüklenen arXiv v3 metni ile Nature'ın resmî çevrimiçi sürümünde farklı verildiğinden bu makale söz konusu değerleri sessizce tek bir yön atamasına dönüştürmemektedir. Ana bilimsel sonuç bu tartışmalı atamaya dayandırılmamıştır.

XRD, STEM ve EDS karakterizasyonu

XRD θ–2θ simetrik taramaları Rigaku SmartLab cihazıyla gerçekleştirildi. Kesit STEM numuneleri FEI Helios G4 HX çift-ışın FIB/SEM sistemiyle hazırlandı. HAADF-STEM görüntüleme Cs prob düzelticili FEI Themis Z üzerinde 200 kV'da yapıldı. Çalışmada HAADF için 90 ve 200 mrad iç/dış toplama açıları, 25 mrad yarı-yakınsama açısı ve yaklaşık 40 pA ışın akımı; EDS analizi için 136 pA ışın akımı bildirilmektedir.

\((La,Pr)_3Ni_2O_7\) EDS verileri STEM modunda Super-X FEI sistemiyle; \((La,Pr)_5Ni_3O_{11}\), \((La,Pr)_6Ni_4O_{14}\) ve \((La,Pr)_7Ni_5O_{17}\) verileri JEOL ARM200F ve Super Dual EDS sistemiyle elde edildi.

ARPES ölçümü nasıl korundu?

ARPES deneyleri Shanghai Synchrotron Radiation Facility'nin BL03U ışın hattında gerçekleştirildi. 100 eV foton enerjisi civarında enerji çözünürlüğü 10 meV'den daha iyiydi ve ölçüm istasyonunun temel basıncı \(7\times10^{-11}\) Torr'un altındaydı.

Film büyütmesinden hemen sonra numuneler temel basıncı \(5\times10^{-10}\) Torr'un altında ve temel sıcaklığı yaklaşık 100 K olan kriyojenik ultra-yüksek vakum taşıma sistemine aktarıldı. Numuneler büyütme sıcaklığından hızla 200 K'nin altına indirildi ve büyütme odasından ARPES istasyonuna kadar tüm aktarım boyunca 200 K'nin altında tutuldu. Ölçüm sırasında numune tutucu sıcaklığı 15 K'nin altında kaldı.

Fermi yüzeyi haritalarında matris elemanı etkilerini azaltmak amacıyla farklı foton enerjileri kullanıldı. 103 eV'de β bantlarının, 153 eV'de γ bantlarının spektral yoğunluğu daha belirgindir. Araştırmacılar bu büyük yoğunluk farkını yalnızca \(k_z\) dispersiyonuyla açıklamak yerine farklı orbitallerin foton enerjisine bağlı fotoemisyon kesitlerine bağlamaktadır.

ARPES veri analizi

Momentum dağılım eğrileri (MDC) ve enerji dağılım eğrileri (EDC) ayrı ayrı incelendi. 1212 yapısındaki altı loblu MDC profilleri çoklu Lorentz tepe uyumlarıyla analiz edildi. 1313 yapısında Fermi seviyesinin altında belirginleşen γ bandı için EDC'ler Fermi–Dirac tipi arka planla Lorentz tepe uyumuna tabi tutuldu. Bazı 1212 ve 2222 spektrumlarında özellikleri daha görünür hâle getirmek için ölçülen EDC arka planı çıkarıldı; diğer spektrumlar ham veri olarak gösterildi.

Fermi yüzeyi haritalarında enerji entegrasyon penceresi \(E_F\) çevresinde 50 meV idi. Ana ARPES karşılaştırmalarında farklı ölçüm setlerinde farklı film kalınlıkları kullanılmıştır; örneğin taşıma/diamanyetik karşılaştırmasına ait Şekil 1'de 1212, 2222, 1313 ve 2323 kalınlıkları sırasıyla 5, 7, 8 ve 8 nm iken elektronik bant yapısını karşılaştıran Şekil 3'te 7, 5, 8 ve 6 nm'dir. Polarizasyon bağımlı 2323 ölçümünde ise 5 nm kalınlığında film kullanılmıştır. Bu nedenle farklı şekillerdeki veriler tek bir fiziksel numunenin tüm ölçümleriymiş gibi değerlendirilmemelidir.

Ana elektronik sonuç

Dört yapının birlikte incelenmesi, yalnız “süperiletken var/yok” ayrımından daha güçlü bir karşılaştırma sağlamaktadır. 1212 ve 2222 yapılarında \(d_{z^2}\)-kökenli γII bandının Fermi seviyesine ulaşması, 1313 yapısında ise γIII bandının yaklaşık 70 meV aşağıda kalması temel farktır. 2323 yapısının aynı anda γII ve γIII özelliklerini taşımasına rağmen süperiletken olması, yalnız Fermi seviyesinin altında bir γIII bandının bulunmasının süperiletkenliği engellemek için yeterli olmadığını da göstermektedir. Çalışmanın verileri açısından belirleyici ortak özellik, süperiletken örneklerde Fermi yüzeyine katılan γII bileşeninin bulunmasıdır.

Kaynak ve Yöntem Notu

Tam özgün çalışma adı: Superconductivity and Electronic Structures of Nickelate Thin Film Superstructures

Yazarlar: Zihao Nie; Yueying Li; Wei Lv; Lizhi Xu; Zhicheng Jiang; Peng Fu; Guangdi Zhou; Wenhua Song; Yaqi Chen; Heng Wang; Haoliang Huang; Junhao Lin; Jin-Feng Jia; Dawei Shen; Peng Li; Qi-Kun Xue; Zhuoyu Chen.

Eşit katkılı yazarlar: Zihao Nie, Yueying Li, Wei Lv, Lizhi Xu ve Zhicheng Jiang.

Sorumlu yazarlar: Dawei Shen, Peng Li, Qi-Kun Xue ve Zhuoyu Chen.

Kurumlar: State Key Laboratory of Quantum Functional Materials, Department of Physics, Guangdong Basic Research Center of Excellence for Quantum Science ve College of Semiconductors, Southern University of Science and Technology; Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area; National Synchrotron Radiation Laboratory ve School of Nuclear Science and Technology, University of Science and Technology of China; State Key Laboratory of Micronano Engineering Science, Tsung-Dao Lee Institute & School of Physics and Astronomy ile Key Laboratory of Artificial Structures and Quantum Control, Shanghai Jiao Tong University; Department of Physics, Tsinghua University.

Kaynak türü ve yayın durumu: Bu makalenin hazırlanmasında kullanılan yüklenmiş belge arXiv:2509.03502v3 depo sürümüdür. İlk arXiv gönderimi 3 Eylül 2025, v3 revizyonu 13 Nisan 2026'dır. Aynı çalışma hakem değerlendirmesinden geçerek Nature'da version-of-record olarak yayımlanmıştır. Dolayısıyla çalışmanın güncel bilimsel yayın durumu hakemli araştırma makalesidir; yüklenen dosyanın kendisi arXiv sürümüdür.

Hakemli yayın: Nature, cilt 652, sayfalar 628–634, 2026. Resmî çevrimiçi yayın tarihi 8 Nisan 2026; sayı tarihi 16 Nisan 2026.

DOI: 10.1038/s41586-026-10352-7

ArXiv kimliği: arXiv:2509.03502v3. ArXiv tarafından verilen DataCite DOI: 10.48550/arXiv.2509.03502.

Resmî yayın bağlantısı: https://doi.org/10.1038/s41586-026-10352-7

ArXiv kaydı: https://arxiv.org/abs/2509.03502

Dergi: Nature.

Yayınevi: Springer Nature / Nature Portfolio.

Lisans ve yeniden kullanım notu: ArXiv kaydı depo sürümü için CC BY 4.0 lisansına bağlanmaktadır. Nature'ın version-of-record sayfası ise yayımlanmış makale için Springer Nature veya ilgili hak sahibinin münhasır haklarını belirtmektedir. Bu nedenle arXiv depo sürümü ile Nature yayın sürümünün yeniden kullanım koşulları ayrı değerlendirilmelidir. Bu Verianla makalesinde özgün Nature görselleri kopyalanmamış; temel nicel sonuçlar kaynak sadakati korunarak metin ve HTML tablo biçiminde aktarılmıştır.

Finansman: Çalışma National Key Research and Development Program of China; National Natural Science Foundation of China; Guangdong Major Project of Basic Research; Quantum Science Strategic Initiative of Guangdong Province; Municipal Funding Co-Construction Program of Shenzhen ve Science and Technology Program of Shenzhen dahil çeşitli programlarla desteklenmiştir. Ayrıca Dawei Shen için Anhui Provincial Natural Science Foundation; Junhao Lin için Natural Science Foundation of Guangdong Province; Yueying Li için China Postdoctoral Science Foundation; Zhicheng Jiang için China National Postdoctoral Program for Innovative Talents ve Xiaomi Young Talents Program destekleri bildirilmiştir.

Veri erişilebilirliği: Kaynak verilerin makaleyle birlikte sağlandığı belirtilmektedir.

Çıkar çatışması: Yazarlar çıkar çatışması bulunmadığını beyan etmektedir.

Yazar katkıları: Qi-Kun Xue ve Zhuoyu Chen projeyi denetledi; Zhuoyu Chen çalışmayı başlattı ve araştırma faaliyetlerini koordine etti. Zihao Nie ve Wei Lv ince film büyütmesini Yaqi Chen'in yardımıyla, Guangdi Zhou ve Zhuoyu Chen'in gözetiminde gerçekleştirdi. Yueying Li, Lizhi Xu ve Zhicheng Jiang ARPES ölçümlerini Wenhua Song'un yardımıyla ve Zhuoyu Chen, Peng Li ile Dawei Shen'in gözetiminde yürüttü. Dawei Shen senkrotron ARPES altyapısına erişim sağladı. Peng Fu, Zihao Nie ve Haoliang Huang STEM/EDS ölçümleri ve analizlerini Junhao Lin ile Zhuoyu Chen'in gözetiminde gerçekleştirdi. Zihao Nie ve Heng Wang taşıma ve karşılıklı indüktans ölçümlerini yaptı. Jin-Feng Jia ve diğer yazarlar tartışmalara katıldı. Makale Zhuoyu Chen, Yueying Li, Zihao Nie ve Peng Li tarafından diğer yazarların katkılarıyla yazıldı.

Kaynak içi tutarsızlık notu: Yüklenen arXiv v3'ün Extended Data Figure 5 açıklamasında 1212 için düzlem-içi koherens uzunlukları 1,76 ve 2,42 nm; karşılık gelen düzlem-dışı değerler 1,90 ve 3,74 nm olarak yazılmıştır. 2323 için arXiv v3 açıklaması düzlem-içi değerleri 1,87 ve 2,29 nm, düzlem-dışı değerleri 3,42 ve 4,51 nm olarak vermektedir. Nature'ın resmî çevrimiçi version-of-record açıklamasında bu yön atamaları ters biçimde sunulmaktadır: 1212 için düzlem-içi 1,90 ve 3,74 nm, düzlem-dışı 1,76 ve 2,42 nm; 2323 için düzlem-içi 3,42 ve 4,51 nm, düzlem-dışı 1,87 ve 2,29 nm. Bu farklılık sessizce düzeltilmemiş ve ana bilimsel yorum bu tartışmalı yön atamalarına dayandırılmamıştır.

Bilimsel yorum sınırı: Çalışmanın temel sonucu, kontrollü RP nikelat süperyapılarında atomik katman düzeni, Fermi yüzeyi ve süperiletkenlik arasında deneysel bir ilişki kurulmasıdır. \(d_{z^2}\)-kökenli γ bandının Fermi seviyesine göre konumu süperiletken ve süperiletken olmayan yapıların ayrımında kritik bir elektronik özellik olarak belirlenmiştir. Bununla birlikte araştırma, bu bandın konumunu yüksek sıcaklık süperiletkenliğinin tek ve kesin nedeni olarak kanıtlamamaktadır. 2323 için ileri sürülen iki bileşenli/proximity açıklaması da olası fiziksel yorum düzeyindedir.

Bu Verianla içeriğinin bilimsel bulguları yüklenen çalışma esas alınarak hazırlanmıştır. Dış kaynaklar yalnız bibliyografik yayın kimliği, hakemli Nature sürümü, DOI ve lisans durumunu doğrulamak amacıyla kullanılmış; dış kaynaklardan yeni deneysel sonuç veya mekanizma ana bilimsel anlatıma eklenmemiştir.