薛其坤研究團隊在界面超導體系的超快動力學研究方面取得進展

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薛其坤研究團隊在界面超導體系的超快動力學研究方面取得進展

2012年薛其坤研究團隊發(fā)現(xiàn)了單層FeSe/ Sr TiO3（FeSe/STO）體系具有高溫超導電性，并認為界面增強的電-聲子相互作用是該體系超導電性增強的重要原因（Chin.Phys.Lett.29，037402 （2012））.該研究工作建立了國際高溫超導研究的一個新的研究方向，引起了國際超導界的高度關注，目前很多國內外研究組都開始了對該體系的電子結構、摻雜機理及超導機理等方面的研究并取得重要成果.

為了更好地理解該界面超導體系的電-聲子相互作用，清華大學低維量子物理國家重點實驗室薛其坤、馬旭村、王立莉等人與中國科學院物理研究所表面物理實驗室趙繼民研究員合作，利用超快光譜技術來研究Fe Te覆蓋層保護下的單層FeSe/Sr TiO3樣品在不同溫度下的超快動力學過程.通過對時間分辨超快光譜的弱信號探測，他們觀察到該體系中有明顯的超導相變（圖1），其超導轉變溫度約為68（-5/+2）K，超導能隙為Δ（0）= 20.2±1.5meV.進一步分析和擬合時間分辨光譜信號中快、慢兩分量的幅度及準粒子壽命隨溫度的變化（圖2），獲得了電-聲子相互作用，其大小為λ=0.48，這比同樣采用超快光譜探測所得的體材料FeSe的電-聲子相互作用大了3倍.這些超快動力學研究結果證明了單層FeSe/Sr TiO3體系的高溫超導電性以及界面增強的電-聲子相互作用.此外，他們還在2個原胞厚度的Fe Te覆蓋層中觀測到了相干態(tài)的聲學支聲子，它為界面或襯底里的聲子等配對膠水提供了額外的衰減通道，從而導致配對膠水的減少或能量降低.這一實驗結果為該體系中覆蓋層如何降低單層FeSe超導體的Tc提供了一種合理的解釋.

該工作是首次運用超快光譜方法在單原子層體系上觀測到超導相變.相關研究結果發(fā)表在2016年3月11號Physical ReviewLetters上［Ultrafast Dynamics Ev-idence of High Temperature Superconductivity in Single Unit Cell FeSe on Sr TiO3，Phys.Rev.Lett.116，107001 （2016）］.

上述工作得到了國家自然科學基金項目、科技部重大科學研究計劃項目的支持.相關鏈接：http：//journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/ PhysRevLett.116.107001

（摘自清華大學物理系簡報，馬旭村供稿）

圖1　不同溫度下的單層FeSe/STO的超快動力學過程，其中在70 K附近出現(xiàn)超導轉變

圖2　超導相變的超快動力學定量證據(jù)，分別顯示了時間分辨光譜信號中快（a，b）、慢（c，d）兩分量的幅度及準粒子壽命隨溫度的變化