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物理所实行察看(Li,Fe)OHFeSe超导体与单层FeSe薄膜超导电性的共

公布于 2016-03-18 11:45   阅读 次  

  铁基超导体作为继铜氧化物超导体之后的第二类低温超导体,其超导机理是凝结态物理研讨的紧张课题。绝大少数铁基超导体具有位于布里渊区中央的空穴型费米面和位于布里渊区顶角的电子型费米面。一种广泛的超导机理(费米面“嵌套”)以为,电子在电子型与空穴型费米面之间的散射,是铁基超导体中电子配对和超导电性发生的次要缘由。

  2012年终,清华大学薛其坤研讨组和物理所外表实行室马旭村研讨组报道了在SrTiO3衬底上生长的单层FeSe薄膜中能够存在液氮温区低温超导电性的后果【Chin. Phys. Lett. 29 (2012) 037402】。单层FeSe/SrTiO3薄膜中低温超导电性的来源,尤其是界面临超导加强的作用,成为超导研讨的另一个热门题目。 中科院物理研讨所/北京凝结态物理国度实行室(筹)超导国度重点实行室周兴江研讨组,随后从单层FeSe/SrTiO3超导薄膜的能隙丈量上察看到65K的超导变化迹象,并发明了其复杂、共同的电子构造: 不存在布里渊区中央的空穴型费米面,只具有布里渊区顶角处的电子型费米面【Nature Communications 3 (2012) 931;Nature Materials 12 (2013) 605 】。这些后果,联合之前在AxFe2-ySe2超导体中察看到的相似费米面的后果,对铁基超导体超导机理的费米面嵌套实际提出了严峻应战。但是,单层FeSe/SrTiO3薄膜和AxFe2-ySe2超导体这两类资料中扳连到的界面效应和相别离等的庞大性,使得一些人以为它们有能够具有有别于绝大少数块材铁基超导体的特别超导机理,进而质疑它们能否组成扫除费米面嵌套实际的充沛证据。

  周兴江研讨组的赵林副研讨员、何少龙副研讨员,博士生梁爱基、胡勇和刘德发等人,与赵忠贤院士、董晓莉研讨员以及人民大学的卢仲毅传授和刘凯博士等合作,应用高辨别角辨别光电子能谱技能,率先对早先发明的(Li,Fe)OHFeSe超导体的电子构造和超导能隙睁开了研讨,取得了紧张后果,对了解铁基超导体的超导机理和单层FeSe/SrTiO3薄膜的低温超导电性的来源,提供了紧张的信息。

  他们的研讨后果发明,(Li,Fe)OHFeSe超导体的电子构造与单层FeSe/SrTiO3超导薄膜和AxFe2-ySe2超导体十分类似(如图1):围绕布里渊区中央Γ点没有空穴型的费米面,而只在布里渊区的顶角M点存在电子型的费米面。进一步的比照标明, 三者的能带构造也表现出惊人的类似性(图2)。 (Li,Fe)OHFeSe的超导能隙体现为近各向异性,不存在能隙为零的节点(图3,图4),这也与单层FeSe/SrTiO3超导薄膜和AxFe2-ySe2超导体的超导能隙特性相似。

  (Li,Fe)OHFeSe新超导体与单层FeSe/SrTiO3超导薄膜和AxFe2-ySe2超导体体现出类似的电子构造及超导能隙构造,预示了它们能够具有配合的超导机理, 这为了解单层FeSe/SrTiO3超导薄膜的低温超导电性的发生及界面效应提供了紧张信息。与单层FeSe/SrTiO3超导薄膜和AxFe2-ySe2超导体差别的是,(Li,Fe)OHFeSe超导体为单一纯相的体资料,而且具有相称高的超导温度(~42K),这为与绝大少数块材铁基超导体的间接比拟提供了能够。在(Li,Fe)OHFeSe超导体中察看到仅有电子型费米面存在如许共同的电子构造,可以彻底扫除以空穴型费米面与电子型费米面之间的电子散射作为铁基超导体中超导电子配对来源的费米面嵌套实际。

   图1. (LiFe)OHFeSe,单层FeSe/SrTiO3薄膜和( Tl,Rb)xFe2-ySe2 的晶体构造和费米面。

图2. (Li,Fe)OHFeSe,单层FeSe/SrTiO3薄膜和( Tl,Rb)xFe2-ySe2 沿着布里渊区高对称偏向上的能带比照,以及(Li1-xFex)OHFe1-ySe能带盘算的电子构造。

图3. (Li,Fe)OHFeSe 超导体的超导能隙随温度的依赖干系。

图4. (Li,Fe)OHFeSe 超导体的超导能隙的动量依赖干系。

  相干研讨后果宣布在近期的Nature Communications上 【Lin Zhao et al., Common Electronic Origin of Superconductivity in (Li,Fe)OHFeSe Bulk Superconductor and Single-Layer FeSe/SrTiO3 Films", Nature Communications 7, 10608 (2016)】。

  上述研讨任务取得了国度天然迷信基金委、科技部和迷信院先导B项目等基金的赞助。

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(物理所供稿)

  

 
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