【摘 要】
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生长在SrTiO3（001）上的单层FeSe薄膜（1 uc-FeSe/STO）因其显著的界面超导增强效应引起了人们广泛的关注。FeSe/STO体系的发现不仅为高温超导机理提供了理想的研究平台,同时也开拓了界面超导领域的新思路。然而,目前人们对于FeSe/STO界面的认识有限,尚未描绘出其超导增强的微观图像。基于此,我们以FeSe/STO为参考,从改变薄膜和更换衬底两个方向开展了本论文的对比研究工作
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院物理研究所)
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院物理研究所)
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生长在SrTiO3（001）上的单层FeSe薄膜（1 uc-FeSe/STO）因其显著的界面超导增强效应引起了人们广泛的关注。FeSe/STO体系的发现不仅为高温超导机理提供了理想的研究平台,同时也开拓了界面超导领域的新思路。然而,目前人们对于FeSe/STO界面的认识有限,尚未描绘出其超导增强的微观图像。基于此,我们以FeSe/STO为参考,从改变薄膜和更换衬底两个方向开展了本论文的对比研究工作。我们利用分子束外延和脉冲激光沉积技术,构筑了与FeSe/STO类似的异质界面,并结合高分辨电子能量损失谱（HREELS）和扫描隧道显微镜/谱（STM/STS）对影响FeSe界面超导的因素进行了深入的研究。本论文主要的内容包括:（1）利用HREELS对比研究了STO衬底上晶体结构相同的FeSe和CoSe薄膜的元激发行为。随着薄膜厚度的增加,来自STO的Fuchs-Kliewer（F-K）声子和极化子等离激元会在FeSe和CoSe中发生显著的衰减,且相对于FeSe,CoSe的电子浓度更高,其相应的特征衰减长度更短。此外,通过比较极化子等离激元与F-K声子能量的温度依赖关系以及随膜厚的屏蔽长度,我们发现,费米能高的CoSe/STO界面耦合表现为绝热行为。而FeSe/STO的费米能低于F-K声子能量,满足非绝热条件,形成了界面极化子。该结果说明非绝热耦合是FeSe/STO体系重要的界面特征。（2）首次实现了单层FeSe/STO上CoSe薄膜的外延生长,并利用STM/STS对其电子性质进行了研究。我们发现,FeSe的费米能级被抬高,且表现出明显的金属性。这表明CoSe对FeSe具有显著的电子掺杂作用。但是,实验上未观测到FeSe的超导能隙,其原因可能是掺杂后的FeSe不再满足非绝热条件。（3）利用HREELS对比研究了FeSe/6 uc-LaFeO3/STO（FeSe/LFO/STO）与6 uc-LaFeO3/STO（LFO/STO）的元激发。我们发现,除了来自STO的F-K声子和极化子等离激元,LFO的光学声子也可以穿透FeSe薄膜,并与FeSe的电子相互作用,提供额外的电子-声子相互作用通道。通过分析生长FeSe前后,LFO声子、STO的F-K声子与极化子等离激元的温度依赖行为,可以知道,在FeSe/LFO/STO中也会形成由STO的F-K声子与FeSe电子共同参与的界面极化子,而LFO的声子对其没有明显贡献。实验表明,FeSe/STO和FeSe/LFO的电声子耦合以及LFO的磁涨落都会对FeSe/LFO/STO界面超导增强起着重要作用。
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