Science Frontier 2: evidencia espectroscópica de la existencia de temperaturas de emparejamiento superconductor de hasta 83 K en películas de FeSe de una sola capa
Los estudiantes de doctorado Xu Yu, Rong Hongtao, Wu Dingsong y los investigadores asociados Wang Qingyan y Zhao Lin del grupo de investigación de Zhou Xingjiang en el Instituto de Física de la Academia China de Ciencias/Centro Nacional de Investigación de Investigación Condensada de Beijing. Matter Physics, así como los investigadores asociados Wang Qingyan y Zhao Lin, etc., utilizan tecnología de espectroscopia fotoelectrónica de resolución angular de alta resolución para realizar investigaciones sistemáticas sobre la estructura electrónica y la superconductividad del superconductor FeSe/STO de una sola capa preparado de alta calidad. película y descubrió que la película FeSe/STO de una sola capa tiene superconductividad a 83 K. Evidencia espectral del emparejamiento.
Utilizaron su sistema de epitaxia de haz molecular (MBE) de desarrollo propio y optimizaron las condiciones de preparación de la película para desarrollar una película superconductora FeSe/STO de una sola capa de ultra alta calidad, lo que les permitió lograr una alta resolución. Resolución angular En la medición por espectroscopía fotoelectrónica no solo se puede observar claramente la división de la banda en la capa única FeSe/STO, sino que también se observa por primera vez la fuerte banda de energía de flexión de Bogoliubov inducida por la superconductividad, que puede extenderse incluso hasta 100 meV por debajo del nivel de Fermi (Figura 1). En las mediciones de espectroscopía de fotoelectrones con resolución de ángulo, la superconductividad tiene dos características espectrales importantes: una es la apertura de la brecha de energía superconductora cerca del nivel de Fermi, y la otra es la formación de la banda de energía de flexión de Bogoliubov inducida por la superconductividad. La fuerte banda de energía de flexión de Bogoliubov se observó en la película de una sola capa FeSe/STO, lo que proporciona otra característica espectroscópica nueva y más intrínseca además de la brecha de energía para estudiar su temperatura de emparejamiento superconductor.
Su investigación encontró que para películas FeSe/STO de una sola capa con división de banda obvia, el método tradicional de obtener la brecha de energía a través de simetría de línea espectral ya no es aplicable. Utilizaron un nuevo método de análisis para obtener brechas de energía confiables y la evolución del peso espectral cerca del nivel de Fermi con la temperatura (Figura 2).
En particular, mediante la observación directa y el análisis de la banda de energía de flexión de Bogoliubov, se descubrió que puede durar hasta 83 K, lo que proporciona evidencia de la existencia de pares superconductores en Películas de FeSe/STO de una sola capa a 83 K. Fuerte evidencia espectroscópica (Fig. 3).
Al analizar el comportamiento espectroscópico de la película de FeSe/STO de una sola capa en la región de temperatura de emparejamiento superconductora, descubrieron además que la región de temperatura de emparejamiento superconductora se puede dividir en 64 -83 K y dos regiones por debajo de 64 K (Fig. 4).
Estos resultados indican la existencia de temperaturas de emparejamiento superconductor de hasta 83 K en películas de FeSe/STO de una sola capa. Actualmente existen dos posibilidades para comprender las dos zonas de temperatura descubiertas. Una es que 83 K corresponde directamente a la temperatura de transición superconductora T c; la otra es que 64-83 K es la región previa al emparejamiento, donde existen fluctuaciones superconductoras y comportamiento de pseudogap, y los electrones emparejados por debajo de 64 K entran en el estado superconductor en condiciones de larga duración. coherencia de rango. Para determinar a qué situación específica corresponde se requieren más experimentos. Pero no importa cuál sea la posibilidad, es de gran importancia para la realización de una alta TCM en superconductores a base de hierro y la comprensión de los mecanismos superconductores relacionados.
Los resultados de una investigación relevante se publicaron recientemente en Nature Communications, Yu Xu et al., Spectroscopic listening of superconductivity pairing at 83 K in single-layer FeSe/SrTiO3 films, Nature Communications 12, 2840 (2021). El trabajo de investigación anterior ha recibido financiación de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, el Ministerio de Ciencia y Tecnología y la Academia de Ciencias de China.
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Contribuido por: SC7 Group