东京理工大学 结果表明，无论FeSe层的厚度如何，电阻率在40 K以下开始急剧下降
这意味着FeSe/STO中的二维超导性发生在界面上，而不是跨越所有FeSe层
ρ2D:二维电阻率，UC:晶胞厚度
信用:实体审查信 东京理工大学的科学家阐明了超薄硒化铁超导体不同临界转变温度背后的潜在原因
他们的结果阐明了为什么第一层FeSe和它的衬底之间的界面在超导性中起着重要的作用，为这个领域的一个长期难题提供了新的见解
超导体是一种在一定温度下具有迷人电磁特性的材料
它们表现出零电阻，这意味着它们导电而不会以热的形式损失能量，并且还可以完全排斥外部磁场
由于这些成就，超导体对基础物理研究和电子学应用非常有吸引力
尽管铁基超导体被发现已经有14年了，但科学家们仍然对硒化铁超薄层中超导性的潜在机制感到困惑
虽然体FeSe表现为超导体的临界转变温度(Tc)低于8 K，但是已经报道了在钛酸锶(STO)衬底上均匀生长的单层FeSe晶体的显著不同的值；这些值的范围从40 K到高达109 K
在最近发表在《物理评论快报》上的一项研究中，教授
东京理工大学的仓知·一野仓和他的同事对这个问题有所了解
一野仓描述了手头的问题:“尽管几项研究表明，FeSe和STO之间的界面，或者FeSe和STO接触的区域，在Tc的增强中起着至关重要的作用，但仍有进一步工作的空间来准确解释这种行为的微观起源
“此外，关于超导电性发生的深度与FeSe薄膜的厚度之间的关系，也有一场正在进行的辩论
为了解决这些问题，研究人员通过在绝缘的STO基底上堆叠厚度从1到5个单位电池层的硫化亚铁来制备样品
通过在真空中的四点探针测量，他们推断出样品在不同温度和不同深度下的电阻率(电导率的倒数)
首先，他们发现了明确的证据，证明他们的电学测量结果对应于沿FeSe薄膜的传导，而不受下面的STO基底的影响
更重要的是，他们在40 K时持续观察到显著的电阻率下降(表明超导性的开始；见图)而不考虑FeSe层的厚度
一野仓评论道:“这些结果清楚地表明，高温超导性基本上位于FeSe和STO之间的界面，或者位于最底层的FeSe单层，而不会扩散到上层
" 那么，为什么其他研究报告的Tc值不同呢？在仔细回顾了以前的工作之后，市野仓和他的同事们得出结论，STO衬底中掺杂物数量的不同或者STO次表层中氧空位的不同是导致Tc值变化的原因
在一些先前的研究中，所采用的制造过程可能已经在否则均匀的STO层的表面上诱发了氧空位
在其他情况下，使用掺杂铌杂质的STO
衬底中的这些差异允许更多的电荷载流子(电子)到达STO/FeSe界面，这导致即使在更高的温度下也能保持超导性(换句话说，增加了Tc)
受到这些结果的鼓舞，一野仓总结道:“我们的结果有力地表明了在FeSe/ STO中观察到的二维超导性的界面性质，并再次证实了电荷从衬底积累到界面的重要性
当使用绝缘的STO衬底而不是导电的衬底时，我们已经能够对发现约40 K的低温度系数的长期难题获得新的见解
“这项研究使我们离阐明超导性增强的奥秘又近了一步
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