利用分子束外延技术成功生长碱金属掺杂的FeSe多层薄膜,原位的研究其随电子掺杂量的变化关系

我们在Nb掺杂的SrTiO3衬底上成功生长出了高质量的FeSe多层薄膜,并利用低温碱金属蒸镀技术,成功对其进行了重度电子掺杂,并对其电子结构和相图进行了深入系统的研究。首先,我们通过掺K并测量得到了多层FeSe薄膜的电子结构和超导能隙,证实了重电子掺杂的FeSe中存47K超导转变温度的迹象。进而通过不同掺杂量的FeSe薄膜给出了其相图,并在过掺杂区域发现了新奇的超导到绝缘体再到金属相的转变。
根据相图,我们得出电子掺杂能将单晶FeSe的超导转变提高至47K。而单层FeSe 由于界面作用超导进一步被提高至65K。这表明界面对于单层FeSe的超导提高起着重要作用。
我们的研究表明对于FeSe这种最简单、纯净的铁基超导体系,其仅仅随着掺杂和的变化即表现出了丰富的超导现象。这对提高材料的超导转变温度,理解铁基超导材料的机理,以及理论模型的构建和检验,均具有重要的意义。
该研究结果已发表在Nature Communications 7, 10840 (2016)上。
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