Interface engineering har visat sig vara effektiv för att upptäcka nya kvanttillstånd, såsom topologiska tillstånd, supraledning, laddningstäthetsvågor, magnetism, etc., som kräver heterostrukturtillverkning i atomskala. Monolager FeSe på SrTiO3 substrat har väckt stort intresse på grund av dess anmärkningsvärda gränssnittsförbättrade supraledning.
Tidigare experimentella undersökningar avslöjade betydande gränsytelektronöverföring till FeSe-monoskiktet, från TiO2-δ laddningsreservoarskikt med syrevakanser som de inneboende donatorerna. Dessutom uppvisar monoskiktet FeSe ytterligare förstorade gapstorlekar än andra elektrondopade FeSe (dvs. 15–20 meV mot 12 meV), vilket har tillskrivits det samarbetsbidrag från elektron-fononkoppling med specifika longitudinella optiska fononlägen från TiO 2-δ ytor.
Inkoherent Cooper-parning och pseudogap har gjorts anspråk på på grund av den anmärkningsvärt lägre nollresistanstemperaturen som uppnåtts hittills än spaltöppningstemperaturen (65-83 K). Tidigare karakterisering av skanningstunnelmikroskopi/spektroskopi avslöjade täta domäner i monolager-FeSe-filmerna, och de supraledande gapen undertrycks runt domängränserna och försvann till och med i domäner i nanometerskala.
Domänerna härrör från lågtemperatur (105 K) antiferrodistortiv fasövergång i bulk-SrTiO3 . Tidigare ansträngningar för att förbättra enhetligheten i monoskiktet FeSe är vanligtvis på bekostnad av att försvaga gränssnittskopplingen, eller vice versa.
Qi-Kun Xue och Lili Wang från Tsinghua University och Minghu Pan från Shaanxi Normal University rapporterade förbättrad gränssnittskoppling samt förbättrad rumslig enhetlighet i monolager FeSe-filmer på SrTiO3 (001) via metallisk δ-dopning (Au- och Al-atomer), och därmed förbättrad supraledning.
Al- och Eu-atomerna med högre syreaffinitet än Ti tar bort syre från TiO2-δ ytan, vilket ökar tätheten av ytvakanserna för syre men förhindrar att de bildas i kluster, vilket avslöjas av sänkta arbetsfunktioner med minskad elektronisk variation. Enskikts FeSe-filmer på sådana δ-dopade SrTiO3 (001) uppvisar minskad intensitet av domäner och generellt förstorade supraledande gap, vilket indikerar den förstärkta Cooper-parningen med förbättrad elektronisk homogenitet.
Följaktligen visade de temperaturberoende resistivitetsmätningarna en inledande övergångstemperatur på 53 K och en nollresistanstemperatur på 27 K. Detta arbete är publicerat i National Science Review , med titeln "Betydligt förbättrad supraledning i monolager FeSe-filmer på SrTiO3(001) via metallisk δ-dopning." Xiaotong Jiao från Shaanxi Normal University), Wenfeng Dong, Dr. Mingxia Shi och Dr. Heng Wang från Tsinghua University bidrog lika mycket till detta arbete.
Mer information: Xiaotong Jiao et al, Avsevärt förbättrad supraledning i monolager FeSe-filmer på SrTiO3(001) via metallisk δ-dopning, National Science Review (2023). DOI:10.1093/nsr/nwad213
Tillhandahålls av Science China Press
