封东来、张童课题组实验确定单层铁硒超导体配对对称性
发布时间: 2015-09-10     文章作者:     访问次数: 1681


实现高温超导是人类一直以来梦寐以求的目标,近年来发现的铁基超导体是继铜氧化物后又一类高转变温度的超导材料,它为人们最终解决高温超导机理问题提供了新的契机。2012, 清华大学薛其坤研究组发现铁基超导的基本单元——单层FeSe生长在SrTiO3衬底上之后,它达到了材料厚度下限却有着65 K的超导转变温度,比体相FeSe有了近一个量级的提高,引起了人们的极大兴趣。在2014, 复旦大学物理系封东来研究组又通过设计和生长FeSe/BaTiO3/KaTaO3超晶格, 实现了75K的超导能隙闭合温度, 是目前铁基超导的最高纪录.

单层FeSe和氧化物界面体系中的超导增强机理是什么呢?目前人们提出了很多理论设想,但还远没有达到共识。在物理上,理解超导机理的出发点是确定体系的配对对称性,因为分析对称性可以帮助人们甄别出可能正确的理论,是非常重要的。但是对于单层FeSe, 这方面的研究还十分困难和缺乏。

最近,我系封东来、张童研究组的博士生樊秦、刘希,博士后张文号等对单层FeSe/ SrTiO3的配对对称性进行了深入研究。他们通过分子束外延生长得到高质量薄膜样品,然后利用工作在超高真空、极低温强磁场下的扫描隧道显微镜(STM)对样品超导电性和配对对称性进行了直接观测。通过对超导准粒子散射和杂质束缚态的分析,表明单层FeSe/SrTiO3具有类似普通超导体的简单s波对称,而之前许多理论曾给出它具有s±波或者d波对称性。该结果预示着单层FeSe/ SrTiO3界面体系可能存在独特的配对增强效应,并对铁基超导现有理论提出了挑战,也为今后进一步提高超导转变温度提供了重要线索。

该工作论文以“Plain s-wave superconductivity in single-layer FeSe on SrTiO3 probed by scanning tunneling microscopy”为题, 831日在《自然·物理学》(Nature Physics)上作为Article在线发表(DOI: 10.1038/nphys3450)。中科院物理所胡江平研究员对该工作提供了理论帮助。工作得到了国家自然科学基金委、科技部973项目的支持。

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