È stato dimostrato che l'ingegneria dell'interfaccia è efficace nella scoperta di nuovi stati quantistici, come stati topologici, superconduttività, onde di densità di carica, magnetismo, ecc., che richiedono la fabbricazione di eterostrutture su scala atomica. FeSe monostrato su SrTiO3 substrati ha suscitato un intenso interesse grazie alla sua notevole superconduttività potenziata dall'interfaccia.
Precedenti indagini sperimentali hanno rivelato un significativo trasferimento di elettroni interfacciali al monostrato di FeSe, dal TiO2-δ strato serbatoio di carica con posti vacanti di ossigeno come donatori intrinseci. Inoltre, il FeSe monostrato mostra ampiezze di gap ulteriormente aumentate rispetto ad altri FeSe drogati con elettroni (cioè 15-20 meV contro 12 meV), che è stato attribuito al contributo cooperativo dell'accoppiamento elettrone-fonone con specifiche modalità fononiche ottiche longitudinali di TiO 2-δ superfici.
L'accoppiamento incoerente di Cooper e lo pseudogap sono stati rivendicati a causa della temperatura di resistenza zero notevolmente inferiore raggiunta finora rispetto alla temperatura di apertura del gap (65-83 K). La precedente caratterizzazione al microscopio/spettroscopia a effetto tunnel ha rivelato domini densi nei film monostrato di FeSe e le lacune superconduttrici vengono soppresse attorno ai confini dei domini e addirittura svaniscono nei domini su scala nanometrica.
I domini hanno origine dalla transizione di fase antiferrodistortiva a bassa temperatura (105 K) in bulk-SrTiO3 . Gli sforzi precedenti volti a migliorare l'uniformità nel monostrato FeSe vanno solitamente a scapito dell'indebolimento dell'accoppiamento dell'interfaccia, o viceversa.
Qi-Kun Xue e Lili Wang della Tsinghua University e Minghu Pan della Shaanxi Normal University hanno riportato un migliore accoppiamento dell'interfaccia e una migliore uniformità spaziale nei film monostrato di FeSe su SrTiO3 (001) tramite drogaggio δ metallico (atomi di Au e Al) e quindi, superconduttività migliorata.
Gli atomi di Al ed Eu con maggiore affinità per l'ossigeno rispetto al Ti eliminano l'ossigeno dal TiO2-δ superficie, aumentando così la densità dei posti vacanti di ossigeno superficiale ma prevenendone il raggruppamento, come rivelato da funzioni di lavoro ridotte con variazione elettronica ridotta. Film di FeSe monostrato su tale SrTiO3 drogato con δ (001) mostrano un'intensità ridotta dei domini e lacune superconduttrici generalmente allargate, indicando l'accoppiamento di Cooper rafforzato con una migliore omogeneità elettronica.
Di conseguenza, le misurazioni della resistività dipendente dalla temperatura hanno rivelato una temperatura di transizione iniziale di 53 K e una temperatura di resistenza zero di 27 K. Questo lavoro è pubblicato sulla National Science Review , intitolato "Superconduttività notevolmente migliorata nei film monostrato di FeSe su SrTiO3 (001) tramite drogaggio δ metallico". Xiaotong Jiao dell'Università Normale dello Shaanxi), Wenfeng Dong, il dottor Mingxia Shi e il dottor Heng Wang dell'Università Tsinghua hanno contribuito in egual misura a questo lavoro.
Ulteriori informazioni: Xiaotong Jiao et al, Superconduttività significativamente migliorata nei film monostrato FeSe su SrTiO3 (001) tramite drogaggio δ metallico, National Science Review (2023). DOI:10.1093/nsr/nwad213
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