铁基“122”和“11”体系中电子向列性与超导电性、磁性相互作用的调控研究

Soon after the discovery in 2008, the iron based superconductors attracted much interest and opened a new field to investigate the high transition temperature superconductivity. The high temperature superconductivity occurs in the vicinity of antiferromagnetic phase, when the magnetic order state is suppressed by chemical doping or external high pressure. The close relationship between superconductivity, magnetism and nematicity provides a new route for understanding the paring mechanism. In this project, we choose the BaFe2As2 and FeX（X=Se，Te）systems to explore the possible new physical phenomenon in reduced dimensions and investigate the intrinsic relevance and interaction among those competing phases by the means of ionic liquid gated field-effect transistors.

高温超导电性经常在电子有序相（比如自旋密度波、电荷密度波等）不稳定的临界点成核，这些电子有序相与超导密切关联，为人们理解高温超导机制提供桥梁。2008年发现的铁基超导体是除铜氧化物外又一类高温超导材料，不仅包含了丰富的超导和磁性物理相图，而且还存在一个对称性破缺的电子向列相，因而受到广泛关注。在当前铁基超导研究中，电子向列相与磁性和超导电性的共存或竞争是个关键问题，同时也被认为和铁基超导电子的配对机制密切关联。本项目计划选取铁基122体系BaFe2As2和11体系FeX（X=Se，Te）掺杂超导体为研究对象，通过限制体系的维度和调控体系的载流子浓度的方法来探索纳米尺度下该体系中新奇的物理现象以及复杂电子相之间的关联和相互作用问题。

铁基超导材料中，超导电性、磁性和电子向列相之间关联密切，调控研究它们之间的依赖关系有助于理解超导电性的机制问题。通过开展本项目，我们取得了一下几个研究结果：.1.通过剥离FeSe单晶，制备了一系统不同厚度的薄膜样品，采用微纳加工结合蒸镀金属薄膜电极的方法制备了霍尔结构的器件。利用低温磁场输运测试系统研究了超导电性随着厚度的演变规律，我们发现超导转变温度随着厚度减小逐渐被抑制，而电子向列相有增强的趋势。这些结果表明在FeSe中，超导电性和电子向列相可能是竞争关系。.2.我们合成高质量的GaGeTe 单晶样品，并且第一次通过胶带法制备二维薄膜样品。我们使用微纳加工方法制备GaGeTe场效应晶体管并且研究了其电子输运性质。测量发现，GaGeTe是空穴型半导体，其空穴场效应迁移率为0.45cm-2V-1s-1，另外我们也研究了其光电响应，在532nm激光辐照下，响应度为3.6AW-1，这些结果表明GaGeTe可以用来构建光电子纳米器件。.3.ZrGeTe4是二维层状半导体材料，在面内具有二重旋转对称性，因此可以预期其物理性质也具有面内的各向异性。我们使用拉曼光谱法研究了其晶格的振动性质，观察到几个拉曼峰，并通过理论计算详细给出原子振动情况与实验结果一致。此外我们使用偏振拉曼光谱证实了其原子振动的各向异性，这种各向异性与晶体结构密切关联，这些结果表明ZrGeTe4具有各向异性特征，暗示其电子输运等物理性质也具有各向异性的特征。