L’ingénierie des interfaces s’est avérée efficace pour découvrir de nouveaux états quantiques, tels que les états topologiques, la supraconductivité, les ondes de densité de charge, le magnétisme, etc., qui nécessitent la fabrication d’hétérostructures à l’échelle atomique. Le FeSe monocouche sur les substrats SrTiO3 a suscité un vif intérêt en raison de sa remarquable supraconductivité améliorée par son interface.
Des recherches expérimentales antérieures ont révélé un transfert d’électrons interfacial significatif vers la monocouche de FeSe, à partir de la couche de réservoir de charge TiO2-δ avec des lacunes en oxygène comme donneurs intrinsèques. De plus, le FeSe monocouche présente des amplitudes d’intervalle encore plus grandes que les autres FeSe dopés aux électrons (c’est-à-dire 15 à 20 meV contre 12 meV), ce qui a été attribué à la contribution coopérative du couplage électron-phonon avec des modes de phonons optiques longitudinaux spécifiques de TiO2. -δsurfaces.
Un appariement incohérent de Cooper et un pseudogap ont été revendiqués en raison de la température de résistance nulle remarquablement inférieure atteinte jusqu’à présent par rapport à la température d’ouverture de l’espace (65-83 K). Une caractérisation antérieure par microscopie/spectroscopie à effet tunnel a révélé des domaines denses dans les films monocouches de FeSe, et les lacunes supraconductrices sont supprimées autour des limites des domaines et ont même disparu dans les domaines à l’échelle nanométrique.
Les domaines proviennent de la transition de phase antiferrodistorsive à basse température (105 K) dans le SrTiO3 en vrac. Les efforts antérieurs visant à améliorer l’uniformité de la monocouche FeSe se font généralement au détriment de l’affaiblissement du couplage d’interface, ou vice versa.
Qi-Kun Xue et Lili Wang de l’Université Tsinghua et Minghu Pan de l’Université normale du Shaanxi ont signalé un couplage d’interface amélioré ainsi qu’une uniformité spatiale améliorée dans les films monocouches de FeSe sur SrTiO3 (001) via un dopage δ métallique (atomes Au et Al), et donc , supraconductivité améliorée.
Les atomes d’Al et d’Eu ayant une affinité pour l’oxygène plus élevée que Ti éliminent l’oxygène de la surface de TiO2-δ, augmentant ainsi la densité des lacunes en oxygène de surface mais empêchant leur regroupement, comme le révèlent des fonctions de travail réduites avec une variation électronique réduite. Les films monocouches de FeSe sur un tel SrTiO3 (001) dopé en δ présentent une intensité réduite des domaines et des espaces supraconducteurs généralement élargis, indiquant l’appariement renforcé de Cooper avec une homogénéité électronique améliorée.
Par conséquent, les mesures de résistivité dépendant de la température ont révélé une température de transition initiale de 53 K et une température de résistance nulle de 27 K. Ce travail est publié dans le Revue scientifique nationaleintitulé « Supraconductivité considérablement améliorée dans les films monocouches de FeSe sur SrTiO3 (001) via un dopage δ métallique » Xiaotong Jiao de l’Université normale du Shaanxi), Wenfeng Dong, le Dr Mingxia Shi et le Dr Heng Wang de l’Université Tsinghua ont contribué à parts égales à ce travail.
Plus d’information:
Xiaotong Jiao et al, Supraconductivité considérablement améliorée dans les films monocouches de FeSe sur SrTiO3 (001) via un dopage δ métallique, Revue scientifique nationale (2023). DOI : 10.1093/nsr/nwad213