进展 | 单层FeSe薄膜中存在高达83K超导配对温度的谱学证据
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心超导国家重点实验室周兴江研究组的博士生徐煜、戎洪涛、吴定松以及王庆艳副研究员、赵林副研究员等，利用高分辨角分辨光电子能谱技术，对制备的高质量单层FeSe/STO超导薄膜进行了系统的电子结构和超导电性的研究，发现了单层FeSe/STO薄膜在83 K存在超导配对的谱学证据。
图1. 在单层 FeSe/STO薄膜中观测到明显的能带劈裂和强烈的Bogoliubov回弯能带。
图2. 从图1 Cut 1中的能谱曲线提取的能隙与相关谱重随温度的演化。
特别是通过直接观测和分析Bogoliubov回弯能带，发现其可以持续到83K，为单层FeSe/STO薄膜在83 K存在超导配对提供了强有力的谱学证据（图3）。
图3. 图1中沿Cut2的能带结构、能谱曲线与相关谱重随温度的演化。
通过分析单层FeSe/STO薄膜在超导配对温区的谱学行为，他们进一步发现超导配对的温区可以进一步划分为 64-83 K和64 K以下两个区域（图4）。
图4. 单层FeSe/STO薄膜中由温度引起的各种变化总结划分为三个温度区域。
这些结果表明，在单层FeSe/STO薄膜中存在高达83 K的超导配对温度。对发现的两个温区的理解，目前有两种可能性。一种是83K直接对应超导转变温度Tc；另一种则是64-83 K为预配对区域，存在超导涨落和赝能隙行为，而64K以下配对电子长程相干进入超导态。具体对应哪一种情形还需要进一步的实验来确定。但无论是哪种可能性，都对铁基超导体中高TCM的实现以及相关超导机理的理解有着十分重要的意义。
相关研究结果发表在近期的Nature Communications上，Yu Xu et al.， Spectroscopic evidence of superconductivity pairing at 83 K in single-layer FeSe/SrTiO3 films, Nature Communications 12, 2840 (2021)。上述研究工作获得了国家自然科学基金委、科技部和中国科学院等的资助。
文章链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-021-23106-y
编辑：观山不易
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