铁基超导体/界面超导体的角分辨光电子能谱研究

Iron-based superconductor and corresponding interface enhanced superconductivity has been an important subject in condensed matter physics, which involves rich physics, especially the mechanism of high-Tc superconductivity and the way that can increase superconductivity transition temperature. Using the new built MBE-ultra high resolution ARPES system, the macroscopic Tc will be determined by in-situ measuring temperature dependent diamagnetism of interface superconductor. The relationship between Tc and energy gap, which can be measured by ARPES, will be discussed. Gradiently changed Fe(Se,Te) single crystal will be grown on a same substrate by combinational MBE. Using the "dream line" in Shanghai, we plan to systematically study the band structure and superconducting energy gas as a function of momentum, and figure out superconducting paring symmetry. This proposal can provide key experiment evidence for iron-based superconductor and corresponding interface enhanced superconductivity.

铁基超导体和其和其界面增强超导现象已经成为凝聚态物理中一个重要的研究领域，包含着丰富的物理，特别是高温超导的机理和提高超导转变温度的新方法。利用实验室最新建设的分子束外延生长--超高分辨率角分辨光电子能谱联合系统，原位测量铁基界面超导体的抗磁性随温度变化，确定其宏观超导转变温度，并结合角分辨光电子能谱系统测量铁基界面超导体的超导转变温度和能隙的关系。利用组合分子束外延和和上海光源“梦之线”角分辨光电子能谱站在同一块基底上生长组分不同的Fe(Se,Te)单晶薄膜，精细测量其能带结构以及超导能隙函数的动量依赖，找出超导序参量对称性的关键因素。项目将为理解铁基高温超导和界面增强超导提供关键的实验证据。

高温超导体和其和其界面增强超导现象已经成为凝聚态物理中一个重要的研究领域，包含着丰富的物理，特别是高温超导的机理和提高超导转变温度的新方法。利用实验室最新建设的分子束外延生长--超高分辨率角分辨光电子能谱联合系统，我们系统研究了铁基和铜基超导体界面/表面的电子结构随掺杂的变化，得到了如下重要结果。.1、.发现了FeSe单层膜SrTiO3(110)表面的高温超导现象。在该表面生长的FeSe，a轴晶格常数变化了6%。这样的晶格变化相当于在FeSe单层膜单轴方向施加了约9 G的压力。在如此大的变化下，我们同样观测到了60 K左右的超导转变温度，超导能隙的大小和各向同性都未受到影响。这为探讨铁基超导体和FeSe单层膜超导增强机理的可能性提供了一个重要的条件。.2、.系统地研究了不同电子掺杂浓度对FeSe/STO单层膜超导性质的影响，首次获得了高掺杂浓度的单层FeSe 能带结构和超导性相图，发现了新的Lifshitz相变并伴随着超导转变温度的跳变。现象表明超导增强和轨道相关，超导的配对机制也应该是轨道依赖的。.3、.系统研究了不同掺杂的单层FeTe1–xSex/STO的电子结构，我们发现了随着Te的掺杂浓度提高，单层FeTe1–xSex/STO布里渊区中心发生拓扑相变，从而证实了该体系单层膜是本征的二维拓扑高温超导体。这是第一个被证实的具有拓扑性的高温超导体。.4、.发展出原位研究铜氧化物超导体的新方法。我们利用最新搭建的具备低温提纯臭氧功能的OMBE-ARPES联合系统，通过臭氧/真空退火的方法在同一块Bi221 2单晶新鲜解理表面上成功实现了近乎整个超导相区的原位掺杂调控，为铜氧化物研究开辟了新道路。通过ARPES测量，给出了Bi2212超导准粒子谱权重、赝能隙以及能带kink的更加精确的系统结果。