Supercondutividade aprimorada em filmes monocamada de FeSe em SrTiO₃ (001) via dopagem δ metálica
Fig. 1 Os resultados de transporte de SrTiO dopado com FeSe/δ3 (001), em comparação com FeSe/SrTiO3 (001). Crédito:Science China Press A engenharia de interface provou ser eficaz na descoberta de novos estados quânticos, como estados topológicos, supercondutividade, ondas de densidade de carga, magnetismo, etc., que requerem fabricação de heteroestruturas em escala atômica. Monocamada FeSe em SrTiO
3 substratos atraiu intenso interesse devido à sua notável supercondutividade aprimorada por interface.
Investigações experimentais anteriores revelaram transferência significativa de elétrons interfaciais para a monocamada de FeSe, do TiO2-δ carregue a camada do reservatório com vagas de oxigênio como doadores intrínsecos. Além disso, a monocamada FeSe exibe magnitudes de gap adicionalmente maiores do que outros FeSe dopados com elétrons (isto é, 15-20 meV vs. 12 meV), o que foi atribuído à contribuição cooperativa do acoplamento elétron-fônon com modos de fônons ópticos longitudinais específicos de TiO 2-δ superfícies.
O emparelhamento incoerente de Cooper e o pseudogap foram reivindicados devido à temperatura de resistência zero notavelmente mais baixa alcançada até agora do que a temperatura de abertura do gap (65-83 K). A caracterização anterior de microscopia / espectroscopia de varredura por tunelamento revelou domínios densos nos filmes monocamada de FeSe, e as lacunas supercondutoras são suprimidas em torno dos limites do domínio e até mesmo desaparecem em domínios em escala nanométrica.
Os domínios se originam da transição de fase antiferrodistortiva de baixa temperatura (105 K) em SrTiO em massa3 . Esforços anteriores para melhorar a uniformidade na monocamada FeSe geralmente prejudicam o acoplamento da interface, ou vice-versa.
Figura 2. Diagramas esquemáticos para estrutura e alinhamento de bandas em FeSe/SrTiO3 (001) heteroestruturas sem/com δ-dopantes. Crédito:Science China Press
Qi-Kun Xue e Lili Wang da Universidade de Tsinghua e Minghu Pan da Shaanxi Normal University relataram melhor acoplamento de interface, bem como melhor uniformidade espacial em filmes monocamada de FeSe em SrTiO3 (001) via dopagem δ metálica (átomos de Au e Al) e, portanto, supercondutividade aprimorada.
Os átomos de Al e Eu com maior afinidade por oxigênio do que o Ti eliminam oxigênio do TiO2-δ superfície, aumentando assim a densidade das vacâncias de oxigênio na superfície, mas evitando seu agrupamento, conforme revelado por funções de trabalho reduzidas com variação eletrônica reduzida. Filmes de FeSe monocamada em tal SrTiO dopado com δ3 (001) exibem intensidade reduzida de domínios e lacunas supercondutoras geralmente aumentadas, indicando o emparelhamento de Cooper fortalecido com melhor homogeneidade eletrônica.
Consequentemente, as medições de resistividade dependentes da temperatura revelaram uma temperatura de transição inicial de 53 K e uma temperatura de resistência zero de 27 K. Este trabalho foi publicado na National Science Review , intitulado "Supercondutividade significativamente aprimorada em filmes monocamada de FeSe em SrTiO3 (001) via dopagem δ metálica." Xiaotong Jiao da Universidade Normal de Shaanxi), Wenfeng Dong, Dr. Mingxia Shi e Dr. Heng Wang da Universidade de Tsinghua contribuíram igualmente para este trabalho.
