2025年11月24日，《量子前沿》（Quantum Frontiers）在线发表了国家脉冲强磁场科学中心用户清华大学马旭村研究员、宋灿立副教授和薛其坤教授题为“Tensile strain effect on superconductivity and thermally activated vortex motion in Sr_1-xEu_xCuO_2+ythin films”的论文。该成果依托脉冲强磁场设施，由中心朱增伟教授、工程师李永捷和硕士生张佳聪提供脉冲强磁场输运实验测量。

无限层铜氧化物因简单的结构和相图以及可控、稳定的化学比例，成为研究应变与超导关联的理想体系。此前研究表明，衬底与薄膜的晶格失配可有效引入应变，对电子掺杂无限层铜氧化物的超导电性及其调控会产生显著的影响。本研究的核心创新点在于利用KTaO₃(KTO)衬底外延生长Sr_1-xEu_xCuO_2+y(SECO)薄膜，成功引入了张应变，进一步利用电输运测量以及高场磁输运测量等技术，系统探究了应变对超导相变、临界场及涡旋动力学的调控规律。

SECO/KTO薄膜在稳场和脉冲场下电阻率随磁场和温度的变化行为

研究结果表明，KTO衬底提供的张应变使SECO中Cu-O键长被拉长，同时缩小相邻Cu0₂面的间距。这一晶体结构变化可能提高了跃迁积分比-t′/t，以及提升了Cu-d_x²_-y²轨道的电子关联效应，也增强了层间磁耦合作用。因此，生长在KTO衬底上的SECO薄膜的超导转变温度被提升了近30%（与SrTiO₃衬底上的SECO薄膜结果相比），并且其超导穹顶移动至更高的掺杂区域。利用BKT相变以及上临界磁场角度依赖性的实验结果，揭示了SECO/KTO体系的二维超导特性。此外，在其超导混合态下，磁通激活能在面内和面外磁场下均随磁场呈现出幂律关系。随磁场的增加，磁通从集体蠕动模式变为塑性蠕动模式，并伴随显著的各向异性，与二维超导的本质密切相关。

在超导临界场表征方面，研究团队利用脉冲强磁场设施的高场测量平台，对SECO/KTO体系进行了高达56T的面内脉冲磁场测试，结合物理性能测量系统（PPMS）的稳场测量，完整绘制了温度依赖的上临界场（H_c2）曲线，符合唯象的金兹堡-朗道关系，显示了样品在脉冲场和稳场下输运特性的一致性。SECO/KTO体系的零温面内上临界磁场高达65.8T，明显超过了泡利极限，揭示了该体系中自旋轨道相互作用的重要性。霍尔测量表明了该体系中电子与空穴载流子对输运的协同贡献，暗示了电子掺杂无限层铜氧化物的非常规超导机制可能需基于多带理论框架进行阐释。

该研究利用了脉冲强磁场设施提供的高场、变温输运测量条件，首次建立无限层铜氧化物薄膜完整的面内上临界场同温度的依赖关系，展现了零温上临界场远超泡利极限的特性，揭示了该体系中自旋轨道相互作用对于保护库伯对的重要性。这些结果不仅说明了铜氧化物中结构应变与超导特性之间的内在联系，还为调控铜氧化物超导电性以及深入理解其非常规超导机理提供了新视角。

论文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s44214-025-00090-8