薛其坤/马旭村研究团队在FeSe超导薄膜电子掺杂研究方面取得进展

2016年4月12日

       单层FeSe/SrTiO3界面高温超导的发现为人们研究高温超导机理问题提供了新的思路,已成为高温超导一个新的研究方向。理解其超导电性和机理并依此建立微观的理论模型对探索新的具有更高超导转变温度Tc的超导材料具有重要的意义。

      物理系低维量子物理国家重点实验室博士研究生汤辰佳、刘充、张慧敏、仲勇等在导师宋灿立、王立莉、马旭村和薛其坤的指导下,利用低温扫描隧道显微镜/谱系统地研究了钛酸锶SrTiO3(001)和石墨化SiC(0001)衬底上FeSe薄膜超导电性随碱金属钾表面掺杂的影响。不同衬底上的对比研究发现,未掺杂FeSe薄膜的超导电性随钾原子掺杂量(电子掺杂)的增加而迅速减弱、消失、重新出现并最终演化为重电子掺杂的高温超导相,导致了两个分离的超导相图(下图)。FeSe/SiC(0001)薄膜中高温超导相的最大能隙(~14 meV)小于FeSe/SrTiO3体系的超导能隙(17~20 meV)(Phys. Rev. B 92, 180507 (2015); Phys. Rev. B 93, 020507 (2016)),直接澄清了电子掺杂和钛酸锶衬底(通过界面增强的电声耦合效应)各自对FeSe薄膜高温超导电性发生的重要作用。两个分离超导相图的发现为理解FeSe高温超导电性的物理机理提供了重要的实验依据。

                                                   

                                                                                               上图FeSe超导薄膜钾掺杂引起的两个分离的超导相

       该研究成果以“Observation of double-dome superconductivity in potassium-doped FeSe thin films”为题发表在2016年4月11日的《物理评论快报》(Physical Review Letters)上,并被选为 “Editors’ Suggestion”。同时美国物理学会的“Physics”栏目发表“Viewpoint”专栏文章,专题介绍了这一重要进展。

      该工作得到了国家自然科学基金委员会、科技部以及清华大学自主科研基金的经费资助。

      原文链接:http://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.116.157001

     ViewPoint 链接:http://physics.aps.org/articles/v9/38