Dec 2018

研究电子掺杂的Sr2IrO4,发现其与铜基高温超导体类似,可能存在超导电性,与理论预测一致

Sr2IrO4是一个5d过渡金属氧化物,与铜氧化物高温超导体的晶体结构和电子结构非常相似,理论预言该体系通过电子掺杂可以实现高温超导。然而,至今为止没有关于Sr2IrO4超导的实验证据。我们对Sr2IrO4进行了原位表面钾掺杂并进行了低温扫描隧道显微镜和扫描隧道谱的测量,给出了Sr2IrO4中可能的超导电性的一些迹象。

我们在高真空STM腔内对Sr2IrO4表面蒸镀适量的K原子并维持我们的实验装置在低温。在0.5-0.7ML K掺杂的Sr2IrO4样品上,我们观察到了一个尖锐的Vgap,这个gap相对费米面是对称的、具有可见的相干峰,费米面处约95%的态密度被压制。同时我们也证明,随着表面K掺杂的增加,Sr2IrO4Mott绝缘体态演化到大于1ML K覆盖时的正常金属态,中间经历了类似赝能隙态和具有Vgap的态。电子掺杂的Sr2IrO4和空穴掺杂的铜氧化物之间的显著的相似性,尤其是隧道谱线形、gap的能量尺度和特征温度以及不同的电子态随着掺杂浓度的演化,暗示了电子掺杂的Sr2IrO4中可能存在超导电性,这与之前的理论预测一致。目前我们正在表面K覆盖的Sr2IrO4中寻找更直接的超导存在的证据,如磁通涡旋,零电阻和Messiner效应等。我们期望我们的发现能够加深对Sr2IrO4电子态的深入理解。该成果已发表在Phys. Rev. X 5, 041018 (2015)
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揭示单层FeSe/SrTiO3薄膜具有简单s波配对对称性,打破之前许多的s±波或d波对称性的理论结果

FeSe是铁基超导体中成分和结构最简单的材料,被视为铁基超导体的原型体系。在SrTiO3衬底上外延生长的单层FeSe薄膜,具有铁基超导体里最大的超导能隙,并对应着至少超过65K的超导转变温度,这引起了全世界的研究兴趣。确定体系配对对称性是解开其超导机理的出发点。封东来课题组通过分子束外延生长制备了高质量薄膜样品,利用极低温强磁场扫描隧道显微镜系统地对单层FeSe/SrTiO3薄膜的超导电性与配对对称性进行了研究。通过对超导准粒子散射和磁性与非磁性杂质的束缚态的分析研究,揭示了单层FeSe/SrTiO3薄膜具有简单s波配对对称性,打破之前许多的波或d波对称性的理论结果,预示着单层FeSe/SrTiO3薄膜界面体系可能存在独特的配对增强效应,为今后进一步提高超导转变温度提供了重要线索。该工作已发表于Nature Physics 11, 946–952 (2015)
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