Electron–phonon coupling and symmetry breaking in superconducting oxide interfaces near ferroelectric quantum criticality

El origen de la superconductividad en las interfaces de óxidos y su relación con la ferroelectricidad siguen siendo cuestiones sin resolver. En las interfaces LaAlO₃/SrTiO₃, el confinamiento cuántico y la ruptura de la simetría de inversión dan lugar a un gas de electrones bidimensional cerca de un punto crítico cuántico ferroeléctrico; sin embargo, hasta ahora no se disponía de pruebas directas que relacionaran la dinámica de los fonones con el emparejamiento de electrones. En este trabajo investigamos directamente las vibraciones de la red cristalina y la estructura atómica en las interfaces LaAlO₃/SrTiO₃ a lo largo del diagrama de fases superconductoras, mediante espectroscopia vibracional con selectividad de momento en un microscopio electrónico de transmisión de barrido. Descubrimos que la superconductividad a lo largo de la serie de dopaje se correlaciona con la ruptura de la simetría de inversión y la aparición de fonones localizados de alta frecuencia. Estas vibraciones polares sintonizables —confinadas cerca de la interfaz— muestran un fuerte acoplamiento electrón-fonón y evolucionan sistemáticamente con la densidad de portadores. Nuestros hallazgos establecen un vínculo entre la inestabilidad de la red cristalina, la superconductividad y el fuerte acoplamiento electrón-fonón mediado por fonones localizados sintonizables, lo que aporta nuevos conocimientos sobre posibles vías de emparejamiento microscópicas en sistemas paraeléctricos cuánticos.