界面工程已被证明是发现新量子态的有效方法，例如拓扑态、超导、电荷密度波、磁性等，而这些都需要原子级异质结构的制备。SrTiO3衬底上的单层FeSe 因其显著的界面增强超导性而引起了人们的浓厚兴趣(Wang et al .，Chin. Phys. Lett. 29, 037402 (2012); Zhang et al .，Chin. Phys. Lett. 31, 017401 (2014))。先前的实验研究表明，以氧空位为本征给体的TiO 2-δ电荷储存层发生了显著的界面电子转移至 FeSe 单层。此外，单层 FeSe 比其他电子掺杂的 FeSe 具有更大的带隙幅度(即 15-20 meV vs. 12 meV)，这归因于电子-声子耦合与 TiO 2-δ表面特定纵向光学声子模式的协同贡献 (Lee et al .，Nature 515, 245 (2014))。由于迄今为止实现的零电阻温度明显低于带隙开启温度(65-83 K)，因此声称存在非相干库珀配对和赝能隙 (He et al .，Nat. Mater. 12, 605 (2013);Xu et al .，Nat. Commun. 12, 2840 (2021))。先前的扫描隧道显微镜/光谱表征揭示了单层 FeSe 薄膜中存在致密的畴，并且畴边界附近的超导能隙被抑制，甚至在纳米尺度的畴中消失(Jiao et al .，Phys. Rev. M 6, 064803 (2022))。这些畴源自块体 SrTiO 3中的低温(105 K)反铁磁畸变相变。先前为改善单层 FeSe 中的均匀性所做的努力通常是以削弱界面耦合为代价的，反之亦然。
清华大学的薛其坤和王莉莉以及陕西师范大学的潘明虎报道，通过金属δ掺杂(Au和Al原子)，SrTiO 3(001)上的单层FeSe薄膜界面耦合增强，空间均匀性提高，超导性增强。与Ti相比，Al和Eu原子的氧亲和力更高，它们从TiO 2-δ表面清除氧，从而增加了表面氧空位的密度，但阻止了它们聚集，这通过降低功函数和减少电子变化来揭示。这种δ掺杂的SrTiO 3(001)上的单层FeSe薄膜表现出畴强度降低和超导间隙普遍增大，表明库珀配对增强，电子均匀性提高。通过随温度变化的电阻率测量，发现起始转变温度为 53 K，零电阻温度为 27 K。该工作以“通过金属 δ 掺杂显著增强 SrTiO3(001) 上单层 FeSe 薄膜的超导性”为题发表在2024 年第4期《国家科学评论》上。陕西师范大学的焦晓彤、董文峰、石明霞博士和清华大学的王衡博士对这项工作做出了同等贡献。
免责声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！
