单层FeSe薄膜中超导配对温度的谱学证据

作者: Yu Xu et al.

来源: Nature Communications

发布日期: 2021-06-05 12:59:50

中国科学院物理研究所的研究团队在单层FeSe/SrTiO3薄膜中发现高达83K的超导配对温度的谱学证据,这一发现对理解铁基超导体的高超导临界温度和超导机理具有重要意义。

在传统超导体中,电子配对形成库珀对和库珀对实现长程相干是材料进入超导态的两个必不可少的过程。在超流密度较低的二维超导体如铜基化物高温超导体中,电子配对温度可能会高于相干温度,产生预配对的行为,从而导致赝能隙的形成,这通常被认为与超导涨落相对应。在铁基超导体中,是否存在类似预配对以及赝能隙的行为仍没有形成共识,相关的研究和报道很少。

单层FeSe/SrTiO3 (FeSe/STO)薄膜由于展现了潜在的高超导临界温度和独特的电子结构而受到广泛的关注和研究,但是对其超导临界温度的确定还存在着争论。

中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心超导国家重点实验室周兴江研究组的博士生徐煜、戎洪涛、吴定松以及王庆艳副研究员、赵林副研究员等,利用高分辨角分辨光电子能谱技术,对制备的高质量单层FeSe/STO超导薄膜进行了系统的电子结构和超导电性的研究,发现了单层FeSe/STO薄膜在83 K存在超导配对的谱学证据。

他们的研究发现,对具有明显能带劈裂的单层FeSe/STO薄膜,传统的通过谱线对称获取能隙的方法不再适用。他们采用一种新的分析方法,获得了可靠的能隙以及费米能级附近谱重随温度的演变。特别是通过直接观测和分析Bogoliubov回弯能带,发现其可以持续到83K,为单层FeSe/STO薄膜在83 K存在超导配对提供了强有力的谱学证据。

这些结果表明,在单层FeSe/STO薄膜中存在高达83 K的超导配对温度。对发现的两个温区的理解,目前有两种可能性。具体对应哪一种情形还需要进一步的实验来确定。但无论是哪种可能性,都对铁基超导体中高TCM的实现以及相关超导机理的理解有着十分重要的意义。

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