封东来张童课题组单层FeSe/SrTiO3薄膜磁通涡旋中心的分立束缚态研究成果
发布时间: 2020-11-04     文章作者:     访问次数: 10

复旦大学物理系封东来教授、张童教授课题组报道了生长在钛酸锶SrTiO3衬底上的单原子层铁硒FeSe薄膜的磁通涡旋束缚态的实验研究结果。利用极低温高真空扫描隧道显微镜,他们研究发现单层FeSe薄膜的磁通中心只有常规Caroli-de Gennes-Matricon(CdGM)束缚态,不存在零偏压电导峰。并且结合理论计算,实验上观察到的CdGM态符合普通s波的配对对称性,不支持变号的无节点d波配对。相关研究以“Observation of Discrete Conventional Caroli-de Gennes-Matricon States in the Vortex Core of Single-Layer FeSe/SrTiO3为题目,发表在Physical Review Letters 124, 097001 (2020)

  

单原子层FeSe/SrTiO3薄膜在铁基超导体中拥有最高的能隙闭合温度,比体相FeSe增加了近一个量级,因此其超导增强机理也成为关注的焦点。而要确定超导机理,一个重要方面是要确定超导配对对称性。目前为止,该体系的超导配对对称性是s波还是无节点的d波仍然存在争议。此外,最近实验上在(Li, Fe)OHFeSeFe(Se,Te)等体系中发现了Majorana零能模,而单层FeSe的磁通中心是否存在Majorana零能模,也能为澄清铁基超导体中拓扑超导电性的来源提供重要的线索

利用极低温扫描隧道显微镜,实验上测量了单层FeSe表面无钉扎的磁通涡旋中心的磁通束缚态。实验上观测到多个关于费米能量对称的分立的磁通态,且能量上满足1:3:5的定量关系,这符合常规s波超导体Caroli-de Gennes-Matricon磁通态的理论预期。结合相应的理论计算,这一结果支持s波的超导配对机制,排除了无节点d波配对模型。并且这一s波配对模型进一步得到台阶边缘态实验的支持。

另外,STM实验在单层FeSe的磁通中心没有观测到零偏压电导峰,表明单层FeSe是拓扑平庸的体系,揭示了层间耦合是铁基体系中实现拓扑超导的重要先决条件。

(a)单层FeSe的表面形貌图;(b)STM测量的10T磁场下单层FeSe表面的磁通涡旋;(c,d)在两个无杂质钉扎磁通涡旋中心测量的分立的磁通束缚态。



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