他們利用自己開發的分子束外延系統(MBE),通過優化制備條件,生長出了超高質量的單層FeSe/STO超導薄膜,不僅可以清晰地觀察到單層FeSe/STO中的能帶分裂,還首次觀察到了超導誘導的強Bogoliubov彎曲能帶,甚至可以延伸到費米能級以下10。在角分辨光電子能譜測量中,超導有兩個顯著的光譜特征:壹是費米能級附近超導能隙的打開,二是超導誘導的Bogoliubov彎曲能帶的形成。在單層FeSe/STO薄膜中觀察到了很強的Bogoliubov彎曲帶,這為研究其超導配對溫度提供了壹個新的、更本征的超越能隙的光譜特征。
他們的研究發現,傳統的通過譜線對稱性獲得能隙的方法不再適用於具有明顯能帶分裂的單層FeSe/STO薄膜。他們使用了壹種新的分析方法,獲得了可靠的能隙和費米能級附近光譜權重隨溫度的演化(圖2)。
特別是通過對Bogoliubov彎曲能帶的直接觀測和分析,發現它可以持續到83 K,為83K單層FeSe/STO薄膜存在超導配對提供了強有力的光譜證據(圖3)。
通過分析單層FeSe/STO薄膜在超導配對溫度區域的光譜行為,他們進壹步發現超導配對溫度區域可以進壹步分為64-83 K和64 K以下兩個區域(圖4)。
這些結果表明,單層FeSe/STO薄膜中存在壹個高達83 K的超導配對溫度。目前有兩種可能來理解發現的兩個溫區。壹個是83K直接對應超導轉變溫度TC;另壹種是64-83 K為預配對區,具有超導漲落和贗能隙行為,而64K以下的配對電子長期相幹進入超導態。需要進壹步的實驗來確定對應哪種情況。但無論哪種可能性,在鐵基超導體中實現高T CM,了解相關的超導機制,都具有重要意義。
相關研究成果發表在近期的《自然通訊》上,徐雨等,單層fese/SrTiO 3薄膜中83 k超導配對的光譜證據,自然通訊12,2840 (2021)。上述研究工作得到了國家自然科學基金、科技部和中國科學院的支持。
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